Способ определения теплопроводности твердых тел

0 ц 537288 о п и с д н и"к- ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. б 01 Я 23/2 с присоединением заявкиГосударственный комитатСовета Министров СССРло делам изобретенийн открытий(23) ПриоритетОпубликовано 30,11.76,юллетень4 3) УДК 621,386(088. Дата опубликования описания 16.12.76 Авторыизобретения И. Дерявко, В. С, Егоров, А. Г, Ланин и М. Л, Тауб 1) Заявител(54) СПОС РЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВТЕЛ СТИ ТВЕРДЫХ Цель изобретения в упрощен реализации способа.Это достигается тем, что по предлагаемому способу перепад температур в образце определяют рентгенографическим методом, измеряя коэффициент термического расширения и величину термических напряжений на поверхности образца, причем последнюю определяют с помощью з 1 п-метода.Сущность способа заключается в следующем,Согласно закону Фурье теплопроводность определяется формулой ЬТ де Я в теплоЬТ - перепа К, - коэффиТакже извести упругими напря разца и перепадо где а - коэффициент термического рания;Е - модуль Юнга;р - коэффициент Пуассона;ЛТ - перепад температур;К - коэффициент пропорциональн ети; Изобретение относится к рентгеноструктурному анализу и может использоваться для определения тепловых характеристик твердых тел.Известен рентгеновский способ исследова ния тепловых характеристик твердых тел, согласно которому производят нагрев образца и регистрируют сдвиг углов дифракции в зависимости от температуры 11.Указанный способ не пригоден для измере ния теплопроводности твердых тел.Известен рентгеновский способ измерения напряжений з 1 пфметодом 21.Однако этот метод не применяется для измерения теплопроводности твердых тел. 15Классический способ определения теплопроводности твердых тел заключается в том, что производят нагрев образца, измеряют тепловой поток и перепад температур и по полученным данным определяют теплопроводность 20 3. Перепад температур измеряют либо термопарами, либо с помощью оптических пирометров.Такой способ сложен в реализации, так как необходимо устанавливать каким-то образом 25 на образец термопары, а в случае пирометров в образце нужно выполнять пирометрические отверстия, в результате чего способ неприменим для измерения теплопроводности тонкостенных изделий. 30 и поток;д температур;циент пропорциональности. ы соотношения между терможениями на поверхности обм температур:АТК (2)(7) Корректор Л. Брахнина Техред М. Семенов Редактор Е. Караулова ЦНИИПИ Заказ 2694/14 Изд,1831 Тирагк 1029 Подписное Типография, пр, Сапунова, 2 напряжениями на поверхности образцабрегговскими углами:Е с 1 дО (Нг - Ф)1 - , а з 1 пг где О" и О - орегговские углы при перпендикулярной съемке к поверхности образца и при съемке под углом ф соответственно;коэффициентом термичсского расширения и брегговскими углами:(4) где дт, и Йт, - периоды решетки при температурах Т и Тг соответственно.Если Т 1=20 С, то (4) преобразуется вгт 120а: . (4 а)с 120 Т - 20Так как 2 Нз 1 пО=аХ, то= ТВ (5) необходимо ввести поправку на сдвиг брегговского угла от возникающих на поверхности напряжений, а именно:оРешая совместно уравнения (1) - (6) и при условии, что р=0,25 и обозначив " К, К,( 1 + р.) (1 - р.) Таким образом, для определения теплопроводности необходимо провести измерения брегговского угла при двух температурах, одна из которых, например, комнатная, и при высокой температуре провести определение напряжений з 1 п 2 ф-методом, т. е, провести съемку при двух различных углах падения излучения на образец, один из которых может быть равен, например, 90.Предлагаемый способ реализуют следующим образом.Образец устанавливают в гониометре дифрактометра и нагревают нихромовым нагревателем. При этом образец устанавливают коаксиально нагревателю. Тепловой поток определяют по электрической мощности, потребляемой нагревателем, за вычетом рассеянного вовне потока тепла. Последний определяют стандартным тепломером, Температуру образца определяют оптическим пирометром ФЭМП, причем пирометрирование проводят через отверстие, выполненное в нагревателе 5 (предполагается, что внутренняя полость нагревателя имитирует черное тело, поэтому измеренная температура приравнивается к истинной). Охлаждение образца для создания температурного перепада производят охлаждением газом. Рентгенографирование производят через пазы, выполненные в стенке нагревателя.Теплопроводность определяют по формуле 25 где 0=111 - Яр (П/ - ток и напряжение нанагревателе, Яп - рассеянный тепловой поток);От, Оф; О 020 с - брегговские углы при температуре Т и при комнатной температуре приперпендикулярной съемке (О) и наклонной(Оф ) соответственно, (ф - угол наклона);1( - коэффициент формы (в случае тонкогой35стержня К= - , Я - радиус стержня). 40 Способ определения теплопроводности твердых тел, заключающийся в том, что производят нагрев образца, измеряют тепловой поток и перепад температур в образце и по полученным данным определяют теплопроводность,45 отличающийся тем, что, с Йелью упрощения реализации способа, перепад температур в образце определяют рентгенографическим методом, измеряя коэффициент термического расширения и величину термических напряже ний на поверхности образца, причем последнюю определяют с помощью з 1 п 2 фметода.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3015027, кл. 260 в .5, 55 1961.2, Русаков А. А. Рентгенография металлов,ч. 11, М., МИФИ, 1969, с. 174 - 179.3. Харламов А. Г. Измерение теплопроводности твердых тел. М., Атомиздат, 1973, 60 с, 51 - 53.