1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 12, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 12, стр. 1149-1158

Теплопроводность и температуропроводность железа в интервале температур 300–1700 K

А. Ш. Агажанов a, *, Д. А. Самошкин a, С. В. Станкус a

a Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
630090 Новосибирск, просп. Ак. Лаврентьева, 1, Россия

* E-mail: scousekz@gmail.com

Поступила в редакцию 14.06.2023
После доработки 23.08.2023
Принята к публикации 23.08.2023

Аннотация

Методом лазерной вспышки измерена температуропроводность (a) карбонильного железа в интервале температур 300–1700 K с подробным обходом критической области 980–1170 K. Первичные экспериментальные данные в области магнитного фазового превращения обработаны скейлинговской степенной зависимостью. Получены значения критических индексов ($\gamma {\kern 1pt} ',$ γ) для температуропроводности ниже и выше точки Кюри TС = 1048 ± 5 K, которые составили $\gamma {\kern 1pt} '$ = 0.51 и γ = 0.35 и по абсолютной величине существенно превысили значение характерного критического индекса для теплоемкости (γ ≈ –0.1). По результатам измерения температуропроводности рассчитана теплопроводность (λ). Проведено сопоставление результатов с известными литературными данными, отдельное внимание уделено поведению кривых a(T), λ(T) в области магнитного фазового превращения. Разработана таблица рекомендуемых температурных зависимостей для a и λ вместе с оцениваемыми погрешностями.

Ключевые слова: теплопроводность, температуропроводность, железо, критические индексы, метод лазерной вспышки

Список литературы

  1. Lewis E.A.S. Heat capacity of gadolinium near the Curie point // Phys. Rev. B. 1970. V. 1. № 11. P. 4368–4377.

  2. Connelly D.L., Loomis J.S., Mapother D.E. Specific heat of nickel near the Curie temperature // Phys. Rev. B. 1971. V. 3. № 3. P. 924–934.

  3. Kollie T.G. Measurement of the thermal-expansion coefficient of nickel from 300 to 1000 K and determination of the power-law constants near the Curie temperature // Phys. Rev. B. 1977. V. 16. № 11. P. 4872–4881.

  4. Kozlovskii Yu.M., Stankus S.V. The linear thermal expansion coefficient of iron in the temperature range of 130–1180 K // J. Phys. Conf. Ser. 2019. V. 1382. № 012181. P. 1–6.

  5. Lanchbury M.D., Saunders N.H. Critical behaviour in the transport properties of pure iron // J. Phys. F: Met. Phys. 1976. V. 6. № 10. P. 1967–1977.

  6. Shanks H.R., Klein A.H., Danielson G.C. Thermal properties of Armco iron // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. № 7. P. 2885–2892.

  7. Agazhanov A.Sh., Samoshkin D.A., Kozlovskii Yu.M. Critical indexes of the nickel thermal diffusivity // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1677. № 012163. P. 1–4.

  8. Стенли Г., Мицек А.И., Шубин Т.С. Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир, 1973. 298 с.

  9. Паташинский А.З., Покровский В.Л. Флуктуационная теория фазовых переходов. M.: Наука, 1992. 256 с.

  10. Ма Ш.К. Современная теория критических явлений. M.: Мир, 1980. 299 с.

  11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976. 584 с.

  12. Румер Ю., Рывкин М. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1977. 552 с.

  13. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989. 384 с.

  14. Зиновьев В.Е., Абельский Ш.Ш., Сандакова М.И., Дик Е.Г., Петрова Л.Н., Гельд П.В. Тепловые свойства железа и твердых растворов кремния в нем вблизи точки Кюри // ЖЭТФ. 1974. Т. 66. № 1. С. 354–359.

  15. Зиновьев В.Е., Кренцис Р.П., Гельд П.В. Температуропроводность и теплопроводность железа при высоких температурах // ФММ. 1968. Т. 26. С. 743–745.

  16. Laubitz M.J. Thermal and electrical properties of Armco iron at high temperatures // Can. J. Phys. 1960. V. 38. № 7. P. 887–907.

  17. Richter F., Kohlhaas R. The thermal conductivity of pure iron between –180 and plus 1000°C. With particular emphasis on phase transformations // Arch Eisenhuttenw. 1965. V. 36. № 11. P. 827–833.

  18. Busch G., Steigmeier E. Warmeleitfahigkeit, elektrische Leitfahigkeit, Hall-Effekt und Thermospannung von InSb // Helv. Phys. Acta. 1961. V. 34. P. 1–28.

  19. Неймарк Б.Е., Воронин Л.К., Меркульев А.И. Теплопроводность технического железа. Теплофизические свойства твердых веществ. М.: Наука, 1971.

  20. Fulkerson W., Moore J.P., McElroy D.L. Comparison of the thermal conductivity, electrical resistivity and Seebeck coefficient of a high-purity iron and armco-iron to 1000°C // J. Appl. Phys. 1966. V. 37. № 7. P. 2639–2653.

  21. Зарецкий Е.Б., Пелецкий В.Э. Установка для комплексного исследования теплофизических свойств металлов и сплавов // ТВТ. 1979. Т. 17. № 1. С. 124–132.

  22. Powell R.W., Tye R.P. New measurements on thermal conductivity reference materials // Int. J. Heat Mass Transf. 1967. V. 10. № 5. P. 581–596.

  23. Банаев А.М., Чеховский В.Я. Экспериментальное определение коэффициентов теплопроводности твердых веществ в интервале температур 200–1000°C // ТВТ. 1965. Т. 3. № 1. С. 57–63.

  24. Ho C.Y., Powell R.W., Liley P.E. Thermal conductivity of the elements: a comprehensive review // JPCRD. 1974. V. 3. № 1. P. 279–422.

  25. Зиновьев В.Е., Коршунов И.Г. Теплопроводность и температуропроводность переходных металлов при высоких температурах. Ч. 1. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М.: ИВТАН, 1978. 122 с.

  26. Parker W.J., Jenkins R.J., Butler C.P., Abbott G.L. Flash method of determining thermal diffusivity, heat capacity, and thermal conductivity // J. Appl. Phys. 1961. V. 32. № 9. P. 1679–1684.

  27. Станкус С.В., Савченко И.В. Измерение коэффициентов переноса тепла жидких металлов методом лазерной вспышки // Теплофизика и аэромеханика. 2009. Т. 16. № 4. С. 625–632.

  28. Clark III L.M., Taylor R.E. Radiation loss in the flash method for thermal diffusivity // J. Appl. Phys. 1975. V. 46. № 2. P. 714–719.

  29. Cape J.A., Lehman G.W. Temperature and Finite Pulse-Time Effects in the Flash Method for Measuring Thermal Diffusivity // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. № 7. P. 1909–1913.

  30. Blumm J., Opfermann J. Improvement of the Mathematical Modeling of Flash Measurement // High Temp.–High Press. 2002. V. 34. P. 515–521.

  31. Пелецкий В.Э., Чеховской В.Я., Латыев Л.Н. и др. Теплофизические свойства молибдена и его сплавов. Справочник / Под ред. А.Е. Шейндлина. М.: Металлургия, 1990. 301 с.

  32. Горбатов В.И., Полев В.Ф., Коршунов И.Г., Талуц С.Г. // ТВТ. 2012. Т. 50. № 2. С. 313–315.

  33. Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Stankus S.V. Volumetric properties of iron in the solid and liquid states // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1675. № 012087. P. 1–6.

  34. Hultgren R., Desai R.D., Hawkins D.T. et al. Selected values of thermodynamic properties of elements. Ohio: Amer. Soc. Metals, 1973. 636 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал