Page 40 - 理化检验-物理分册2022年第三期

张振威, 等: 基于激光闪射法测量某内燃机铝合金活塞的热物性参数

, 分别为标准试样和待测试样的比热
3 试验结果与分析
式中: C p B C p X
· , 分别为标准试样和待测试样
容, J /( k g K ); M B M X
,
g
的质量, ; ΔT B ΔT X 分别为标准试样和待测试样 由表1和图4 可见: 随着温度的升高, 该铝合金
受激光辐照后温度升高的最大值, ℃ 。 活塞试样的热扩散系数逐渐减小, 这是由于材料在受
热升温、 非稳态导热过程中, 进入物体的热量不断被
2 试验材料与方法
吸收而使局部温度升高, 使温度梯度减小, 传热速率
在 某 内 燃 机 铝 合 金 活 塞 上 截 取 直 径 为 降低; 随着温度的升高, 该铝合金活塞试样的比热容

12.75mm 、 厚度为1~3mm 的试样, 待测铝合金活塞 整体呈升高的趋势, 其导热系数在一定温度范围内呈

试样密度为 2.769gcm 。试验前, 在试样表面喷涂 逐渐升高的趋势, 导热系数与温度的关系比较复杂,
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/

一层薄且均匀的石墨涂层, 然后将其放入 NETZSCH 这是因为金属材料的热传导主要是通过电子的运动,

LFA467HTH yp erFlash型闪射法导热仪样品室。试 温度越高, 电子运动越剧烈, 导热系数也越高。

验温度分别为 25 , 200 , 250 , 300 , 350 , 400 ℃ , 每个温 表 1 铝合金活塞试样热物性参数的测量结果

度的激光闪射数为3个, 参比标准试样为石墨。 温度 / 热扩散系数 / 比热容 / 导热系数 /
由式( 9 ) 可知, 材料的热扩散系数与试样厚度的 ℃ ( mm · s ) ( J · g · K -1 ) ( W · m · K -1 )
-1
-1
2
-1
平方成正比, 测量出试样厚度后, 根据图 3 所示的特 25 56.061 0.850 131.908
征信号曲线, 确定试样背面温度达到最高温度的一 200 54.628 0.951 143.857
半所需的时间。 250 54.083 0.931 139.411
300 54.031 0.975 145.903
350 53.172 0.990 145.808
400 51.136 0.985 139.471
在激光闪射法测量系统中待测试样的比热容是
通过比较法测量得出的, 它的结果直接影响导热系
数的准确性, 可以通过增加闪射点数量, 定期对设备
进行维护、 保养与校准, 或者使用差示扫描量热法
( DSC ) 测 量 该 铝 合 金 活 塞 的 比 热 容 来 提 高 测 量
图 3 特征信号曲线 精度 [ 2 ] 。

图 4 铝合金活塞试样的 3 种热物性参数随温度的变化曲线
参考文献:
4 结论
[ 1 ] 金玲, 李红侠, 倪俊 . 激光闪射法对石墨烯薄膜导热性
基于激光闪射法测量了某内燃机铝合金活塞的
能的研究[ J ] . 能源研究与利用, 2020 ( 1 ): 46-48.
热物性参数。随着温度的升高, 该内燃机铝合金活 [ 2 ] 王洛, 刘自民, 饶磊, 等 . 激光闪射法测量金属试样导
塞的热扩散系数逐渐减小, 比热容逐渐升高, 导热系 热系数的不确定度评定的探讨[ J ] . 安徽冶金科技职
数在一定温度范围内呈逐渐增大的趋势。 业学院学报, 2019 , 29 ( 4 ): 15-18. ( 下转第 36 页)
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