基于瞬态闪光法的材料热物性测试技术研究

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在热物性学的研究中,对热物性测试方法和技术的研究具有非常重要的意义。材料热物理性质测试研究与空间技术、能源技术、材料科学、信息技术、微电子机械系统都有密切的关系,对材料热物性研究的重视程度通常是与工业和科学技术发展的水平成正比的。由于许多具有独特性能的新型材料的出现,使得热物性的研究与新材料结合日趋紧密,测试方法的研究已由以往的稳态为主转向瞬态方法对非常态条件下热物性研究为主的阶段。本文对热物性测试方法和技术的发展和现状进行了介绍,就瞬态闪光法的原理进行了详细的阐述,并对瞬态闪光法原理的修正方法进行了说明和比对选取。由于瞬态闪光法是建立在一维非稳态热传导的基础上的Parker理论公式上,其存在诸多理想的假设条件。但在实际实验过程中,理想的假设条件难以满足,这就导致了测试由于偏离假设条件而存在误差,从而限制了材料热物性的测量精度。本文的目的是研制一套基于瞬态闪光法的热物性测量装置,从硬件的设计上尽量满足其理想的实验条件,并对影响结果精度的辐射热损失效应、有限脉冲时间效应、非均匀加热效应等因素进行理论计算修正,从而获得可靠的热物性数据。本文围绕基于瞬态闪光法的材料热物性测试技术研究,分析了瞬态闪光法基本原理,确定了修正瞬态闪光法影响因子的方法,研制出了材料热物性测量装置并开发了含了多种修正方法的软件系统。主要工作如下:1、研制采用钕玻璃激光器作为脉冲加热光源辅以微弱信号放大系统和高速数据采集设备的测量材料热物性的装置,是可以同时测量出热扩散系数、比热和导热系数的一种新型实验装置。2、开发具备辐射热损失效应、有限脉冲时间效应、非均匀加热效应修正的数据处理软件。3、利用新装置对标准样品进行了比对,选取合适型号的热电偶作为温度传感装置并进行响应修正,结果比对验证新装置的热扩散率结果与标准参考值偏差在3%以内。
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