基于连续激光加热法测量金属材料的比热容

周 逸，林 鸿，冯晓娟，邱 萍，刘 薇，张金涛

(1.常州检验检测标准认证研究院，江苏常州213164；2.中国计量科学研究院，北京100029；3.郑州计量先进技术研究院，河南郑州450001)

1 引 言

随着工业化的快速发展，性能优质的金属材料如TC4钛合金、7075铝合金和T2紫铜等，在智能装备制造、航空航天等领域中被广泛应用。由于存在材料成分杂质等并非完全明确,新型合成材料并无参考数据等问题，研究者通过查阅文献和数据手册等获得的材料热性能参数[1,2]，常常与实际情况不匹配。因此，有必要通过实验测量获得待研究金属材料的热物性参数[3]。

比热容是对金属材料进行性能分析和结构设计时需要考虑的重要热物性参数之一，其测量方法主要有：量热计法[4]和比较法等，其中比较法主要有差示扫描量热计(differential scanning calorimeter, DSC)法和激光闪光法等，国际上普遍使用合成蓝宝石(α-Al2O3)作为比热容标准物质。DSC法是目前用途最广，测量精度较高的方法之一[5]；激光闪光法拥有测量速度快和样品尺寸小、非接触测量等优点，是测量热扩散系数的标准方法[6]。闪光法系列导热仪通常声称测量材料热扩散系数偏差为±(2%～3%)，比热容偏差为±5%，重复性为2%～3%。由于闪光法加热激光脉冲时间极短，通常为20～1 000 μs，脉冲能量又较大，且存在非理想均匀光束的问题，实际试样上热损失会导致后表面最大温升的测量出现较大偏差，同时由于缺乏相应的技术规范和标准样品对测量准确性进行有效评定，实际闪光法导热仪测量比热容的结果可能更差[7]。……