稀有金属 2003,(01),219-220 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2003.01.060
等静压金属铍材热常数测试
王学泽
西北稀有金属材料研究院宁夏回族自治区特种材料重点实验室,西北稀有金属材料研究院宁夏回族自治区特种材料重点实验室 宁夏石嘴山753000 ,宁夏石嘴山753000
摘 要:
介绍了用激光热导仪对等静压铍材的热导率、比热进行测试的方法及测试结果。得出结论 :等静压铍材比热Cp 在 ( 2 0~ 60 0℃ ) 区间内随温度t升高而呈直线增加 ;等静压铍材的热导率λ在 ( 2 0~ 60 0℃ ) 区间内随温度t升高而减小 , 3 0 0℃以前减小速度较大 , 3 0 0℃以后减小速度变缓
关键词:
等静压 ;铍材 ;热常数 ;
中图分类号: TG115
收稿日期: 2002-10-03
Testing of Thermal Constant of Isostatic Pressed Metal Beryllium Material
Abstract:
The testing method and effects of C p (the specific heat content) and λ (the thermal conductivity) of isostatic pressed beryllium material by using laser thermal conducting instrument were introduced.The conclusions are as follows:The C p of isostatic pressed beryllium material linely increases with the increasing of temperature from 20 to 600 ℃. The λ of isostatic pressed beryllium material decreases with increasing of temperature from 20 to 600 ℃. The speed of decreasing of λ is higher before 300 ℃ than after 300 ℃.
Keyword:
isostatic pressed; beryllium material; thermal constant;
Received: 2002-10-03
等静压金属铍材热常数主要指: 比热、 热导率。 铍材的热导率和比热在常温下的数值有人进行过测试
[1 ,2 ]
, 但等静压金属铍材热常数随温度的变化未见有人进行过深入的研究, 对铍材的加工及应用不能提供相应的参考数据, 因此开展这方面的研究是有必要的。
1 试验方法
测试设备为日本产TC-3000激光热常数测定仪。 试样的尺寸是Φ10 mm×2 mm的圆片, 表面无缺陷。 试样平面度为0.01 mm, 两端面平行度为0.01 mm。 用千分尺测量试样厚度, 并测其密度。 将Φ0.1 mm热电偶平行分开约1 mm, 点焊在试样背面中间位置上, 将试样表面黑化处理, 便于试样吸收激光能量时吸收率恒定。 试样数量不少于3个。
试验程序如下:
将试样安装在样品架上, 使其与激光同轴, 密封真空室, 抽真空, 使真空度达到1.3×10-2 Pa, 调节炉温至预定值, 待温度稳定后进行测量。 选择激光能量、 放大倍数及采样速度。 触发激光, 通过高速信息记忆转换器, 采集Δt max 、 P 、 t 1/2 值。
利用下述公式计算材料的热常数值。
式中:α 为热扩散率 (cm2 ·s-1 ) ; L 为试样厚度 (mm) ; t 1/2 为试样温升达到最大温升一半时所需要的时间 (s) ; C p 为试样的比热容 (J·g-1 ·℃-1 ) ; Q 为试样表面吸收的能量 (J·cm-2 ) ; ρ 为试样密度 (g·cm-3 ) ; Δt max 为试样最大温升 (℃) ; λ 为热导率 (W·cm-1 ·℃-1 ) 。
2 试验结果
试验结果见表1, 表2, 图1, 图2。
表 1 等静压金属铍材不同温度的比热 C p (J·g-1 ·℃-1 ) 下载原图
Table 1 Value of C p (specific heat content) of isostatic pressed beryllium material with different temperature C p (J·g -1 ·℃-1 )
表 1 等静压金属铍材不同温度的比热 C p (J·g-1 ·℃-1 )
表 2 等静压铍材不同温度的热导率 λ (W·cm-1 ·℃-1 ) 下载原图
Table 2 Value of λ (thermal conductivity) of isostatic pressed beryllium material with different temperature λ (W·cm -1 ·℃-1 )
表 2 等静压铍材不同温度的热导率 λ (W·cm-1 ·℃-1 )
图1 等静压铍材的比热随温度变化曲线
Fig.1 Curve of C p of isostatic pressed beryllium material with different temperature
—◆—1; ——2
最小二乘法拟合直线方程为:C p =1.944+0.00138t
3 结 论
等静压铍材的比热C p 在 (20~600 ℃) 区间内随温度t升高而直线增加。 等静压铍材的热导率λ 在 (20~600 ℃) 区间内随温度t升高而减小, 300 ℃以前减小速度较大, 300 ℃以后减小速度变缓。
图2 等静压铍材的热导率随温度变化曲线
Fig.2 Curve of λ of isostatic pressed beryllium material with different temperature
—◆—2; —■—2; —▲—平均
最小二乘法拟合曲线方程为:λ =1.894-4.519-3 t +8.773-6 t 2 -6.424-9 t 3
参考文献
[1] 聂大钧, 孙本双, 刘丽华. 铍工艺进展, 西北稀材院编译, 1995.
[2] GJB219894, 铍材热物理性能试验方法, 国防科工委军标出版发行部.
[3] 聂大钧, 王德云, 宋兴海. 铍粉末冶金与加工技术, 1986.