專利名稱：一種高溫導熱系數測量方法
技術領域：
本發明涉及材料導熱系數領域，尤其涉及一種高溫導熱系數測量方法。
背景技術：
導熱系數是固體材料基本的熱物性參數之一，是評價材料隔熱性能的重要物理參數。隨著科學技術和工業的發展，材料導熱系數被應用到了不同的領域，包括航空航天、微電子技術、核能技術、新材料開發等高新技術領域，以及石油化工、鋼鐵冶金、建筑節能等工業領域。例如在軍事領域，所有航天飛行器均經歷發射、入軌、飛行乃至再入大氣的過程，經受不同程度的氣動加熱階段，必須采取有效的熱控技術，進行隔熱和防熱，這其中就有賴于對隔熱材料導熱系數，尤其是高溫導熱系數的掌握。因此導熱系數的確定對材料的科學研究、工程應用等都有著重要的意義。導熱系數的確定總體來說可以通過理論計算和實驗測量這兩種途徑來實現，理論分析的方法是根據材料的導熱機理來確定其導熱物理模型，然后做出較為復雜的數學分析和計算來獲得導熱系數。另一種方法是通過實驗來測量材料的導熱系數，由于該方法具有直接且簡單易行的優點，所以是目前確定材料導熱系數的主要途徑，而實驗測量方法又大體可以分為兩類瞬態法和穩態法。瞬態法是指實驗測量過程中試樣溫度隨時間變化，通過測量試樣內某些點的溫度變化情況以及其他相關參數，來確定試樣的導熱系數。主要有瞬態熱線法、熱帶法、常功率熱源法、激光閃爍法等。這些瞬態法具有測量時間短、精確性高、對環境要求低等特點，但也由于受到測量方法本身的限制，多用于測量導熱系數趨于常數的材料或高導熱特性的金屬材料。穩態法是指當試樣上的溫度分布達到穩定后，即試樣內的溫度分布是不隨時間變化的穩定溫度場，通過測定流過試樣的熱量和溫度梯度等參數來確定試樣的導熱系數。主要有保護熱板法、圓管法、熱流計法。這些穩態法具有原理清晰，可準確、直接地獲得導熱系數絕對值等優點，多用于測量低導熱特性的材料或導熱系數與溫度有明顯相關性的材料。隔熱材料的導熱系數一般較小，而且通常與溫度有明顯的相關性。因此對于隔熱材料的導熱系數測量往往采用穩態法，但是穩態法目前只適合中等溫度(<600°C)的導熱系數測試。由于受到熱流傳感器耐高溫性能差、試樣冷面溫度過高難于實現可靠控制等局限，目前的穩態法還無法簡單、高效的測試隔熱材料的高溫導熱系數。以穩態法中的熱流計法為例對該問題進行描述如下目前，公知的熱流計法是一種基于一維穩態導熱原理的比較法。如
圖1所示，將厚度一定的方形試樣插入兩個平板間，在其垂直方向通入一個恒定的單向熱流，使用校正過的熱流傳感器3測量通過試樣的熱流，熱流傳感器3在平板與試樣2之間，和樣品直接接觸。當冷板4和熱板1的溫度穩定后，測得試樣厚度及熱、冷表面的溫度和通過試樣的熱流密度，根據傅立葉導熱定律即可確定試樣的導熱系數
權利要求
1.一種高溫導熱系數測量方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一測試出厚度為δ的材料試樣在“溫差為ΤΗ-Τ。、平均溫度為(ΤΗ+Τ。)/2”條件下的穩態傳熱熱流密度q ；步驟二 測試出步驟一中的材料試樣在“溫差為Τ。_Τ。、平均溫度為(Τ。+Τ。)/2”條件下的穩態傳熱熱流密度Cl1，其中Τ。為接近步驟一中Th的一個值，但Τ。值必須小于Th值；步驟三計算得到材料試樣A部分在“溫差為ΤΗ-Τ。平均溫度為(ΤΗ+Τ。)/2”下的導熱系數
2.根據權利要求1所述的高溫導熱系數測量方法，其特征在于所述溫度Τ。通常取為以下范圍(TH+TC)/2 < T0 < Tc。
3.根據權利要求2所述的高溫導熱系數測量方法，其特征在于，材料試樣A部分厚度 δ ！的求解步驟如下步驟1:測試出厚度為δ的材料試樣在“溫差為ΤΗ_Τ。、平均溫度為(ΤΗ+Τ。)/2”條件下的穩態傳熱熱流密度q ；步驟2 對步驟一中的試樣進行溫差為Τ。_Τ。、平均溫度為(Τ。+Τ。)/2的導熱系數測試， 此時穩態傳熱條件下的熱流密度測量值為Cl1 ；依據公知的穩態熱流計法導熱系數測試公式可知，“溫差為Τ。_Τ。、平均溫度為(Τ。+Τ。)/2”條件下的材料試樣導熱系數為
全文摘要
本發明涉及材料導熱系數領域，尤其涉及一種高溫導熱系數測量方法。本發明首先測試出厚度為δ的材料試樣在“溫差為TH-TC、平均溫度為(TH+TC)/2”條件下的穩態傳熱熱流密度q；然后再測試出第一步中的試樣在“溫差為To-TC、平均溫度為(To+TC)/2”條件下的穩態傳熱熱流密度q1，其中To可以按照工程要求，設置為接近第一步中TH的一個值，但To值必須小于TH值；利用以上步驟獲取的熱流密度數據，結合(1)式進行“溫差為TH-To、平均溫度為(TH+To)/2”下的導熱系數確定。本發明通過材料試樣當中T0溫度層的選取，可以較為方便的調節測量精度，實現對不同溫度區域導熱系數的測量，特別當T0接近熱板溫度時，可以實現高溫熱導系數的精確測量，其操作簡單，方便，具有較大的實際應用價值。
文檔編號G01N25/20GK102288641SQ201110236228
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者成竹, 秦強, 蔣軍亮 申請人:中國飛機強度研究所