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鎳基高溫合金Inconel 600熱導率、比熱容、熱擴散率、
鎳基高溫合金Inconel 600作為一種常用的金屬材料,應用廣泛,需要準確理解其各種熱物理性能參數。這些參數是高溫設計和熱模擬的重要輸入參數。本文總結了當前的國際Inconel 文獻報告數據600高溫熱物理性能(熱導率、熱容量、熱擴散率、密度和總半球發射率),便于熱物理測試儀器的比較測試和評價,提高高溫設計和熱模擬中參數輸入的準確性。原文閱讀(PDF格式)
Inconel 600是一種機械強度高、冷熱加工和耐腐蝕性高的非磁性鎳基高溫合金。該合金在退火至強冷加工條件的整個范圍內無老化或應力腐蝕,可使用1萬元℃不會發生不可逆轉的變化。典型Inconel 如表1-1所示,600的材料成分Inconel 600也是英國國家物理實驗室(NPL)作為熱導率測量的參考材料。干燥純氫和露點的熱處理過程小于-50℃2小時1120℃熱處理,然后用水冷卻氫氣環境。
表1-1 熱導率測量參考材料Inconel 600組分 由于Inconel 鎳基高溫合金應用廣泛,準確了解其各種熱物理性能參數非常重要。這些參數是高溫設計和熱模擬的重要輸入參數。本文將總結當前的國際化Inconel 文獻報告數據600高溫熱物理性能(熱導率、熱容量、熱擴散率、密度和總半球發射率),便于熱物理測試儀器的比較測試和評價,提高高溫設計和熱模擬中參數輸入的準確性。
熱導率、比熱容量、熱擴散率和密度數據由英國國家物理量實驗室發布(NPL)熱導率參考資料Inconel 600個測試結果,其中熱導率是比熱容、熱擴散率和線膨脹率三個獨立測試結果的乘積,比熱容采用差熱掃描量(DSC)用激光閃光法測定儀測試熱擴散率,用頂桿法熱膨脹儀測試線膨脹率。鎳基高溫合金Inconel 獨立測試600熱導率,NPL軸向恒定熱流導熱器也用于特殊測量[2]。由于儀器測試能力的限制,NPL最高測試溫度為5000℃。另外,因為使用Inconel 600樣品的成分和密度有輕微差異,因此文獻[1]和[2]熱導率結果的最大偏差為5%,但在實際工程中可以忽略不計。因此,本文所列數據取自文獻[1]。熱導率、比熱容量、熱擴散率和密度隨溫度變化的規律如圖2-1~圖2-4所示。
圖2-1 Inconel 熱導率與溫度的關系圖2-2 Inconel 熱擴散與溫度的關系圖2-3 Inconel 熱容與溫度的600比關系圖2-4 Inconel 600密度與溫度的關系 根據熱膨脹系數測試獲得的密度隨溫度變化的結果,鎳基高溫合金Inconel 600是同性的,質量在溫度變化過程中保持不變。通過測試Inconel 600線膨脹率由體膨脹率和樣品體積發生變化,密度隨溫度的變化而變化。通過測試Inconel 600線膨脹率由體膨脹率和樣品體積發生變化,密度隨溫度的變化而變化。
如表2-1所示,總結熱導率、比熱容、熱擴散率和密度數據。
表2-1 Inconel 熱導率、比熱容、熱擴散率和密度數據匯總表 總半球發射率也是材料的重要熱物理性能參數之一,代表了材料表面的熱輻射能力,是研究熱輻射測量、輻射傳熱和熱效率分析的最重要的基本物理性能數據。
鎳基高溫合金的發射率與材料的表面狀態密切相關Inconel 總半球發射率為600,總結了美國熱物性研究實驗室(TPRL)桑迪亞國家實驗室使用了總半球對高溫試驗結果[3][4]的不同熱處理和原始狀態樣品Inconel 典型的600高溫總半球發射率數據。
TPRL穩態量熱法用于測試總半球向發射率,樣品直接通電加熱至高溫。測試結果如圖3-1所示,數據如表3-1所示。
圖3-1 不同熱處理后Inconel 總半球發射率表在不同溫度下3-1 在不同的溫度和表面處理狀態下Inconel 600總半球發射率測試數據[1] Blumm J, Lindemann A, Niedrig B. Measurement of the thermophysical properties of an NPL thermal conductivity standard Inconel 600[C]//Proc. of 17th European Conference on Thermophysical Properties. 2003: 621-626.
[2] Wu J, Morrell R, Clark J, et al. Characterisation of the NPL Thermal Conductivity Reference Material Inconel 600[J]. International Journal of Thermophysics, 2021, 42(2): 1-15.
[3] [7] J. Gembarovic, "Total Hemispherical Emissivity of Thermocouple Sheaths, in A Report to Sandia National Laboratories," Thermophysical Properties Research Laboratory, Inc:, West Lafayette, IN, 2005.
[4] A. L. Brundage, et al., "Thermocouple Response in Fires, Part 1: Considerations in Flame Temperature Measurements by a Thermocouple," Journal of Fire Sciences, vol. 29, no. 3, pp. 195-211, 2011.