鈦合金（Ti-6Al-4V）因其具有比強(qiáng)度高、比重小以及耐腐蝕等優(yōu)異性能在航空領(lǐng)域被普遍使用,其紅外溫度測(cè)量對(duì)于關(guān)鍵部件的故障預(yù)警有著至關(guān)重要的作用,而紅外光譜發(fā)射率是決定紅外輻射測(cè)溫的精度的關(guān)鍵參數(shù)。除此之外,發(fā)射率還在熱防護(hù)、紅外隱身、紅外加熱、醫(yī)學(xué)理療、太陽(yáng)能利用等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。但是發(fā)射率并非常量,它會(huì)隨著溫度、波長(zhǎng)、測(cè)量角度、表面成分及狀態(tài)呈現(xiàn)不同的規(guī)律,導(dǎo)致了其測(cè)量的難度。本文針對(duì)鈦合金（Ti-6Al-4V）光譜發(fā)射率特性研究的需求,搭建發(fā)射率測(cè)量裝置,并研究了不同參數(shù)對(duì)于發(fā)射率特性的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）基于能量法的發(fā)射率測(cè)量原理,搭建了基于近紅外光纖光譜儀的發(fā)射率測(cè)量裝置。其主要模塊包括近紅外光纖光譜儀（Ocean Optics公司的NIRQUEST512-2.5）、參考黑體（Land 1500T,ε>0.99）、自制加熱裝置（充分考慮環(huán)境輻射影響,電烙鐵芯加熱）以及光學(xué)聚焦系統(tǒng)（透射式熱輻射接收器,聚焦范圍:0³00mm）,還包括測(cè)量系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)采集及分析軟件。整套裝置溫度測(cè)量范圍:550¹000^... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

TohruIuchi教授的發(fā)射率測(cè)量裝置

驗(yàn)結(jié)果表明，該方法與文獻(xiàn)中獲得的直接發(fā)射率數(shù)據(jù)以及哈根-魯本斯關(guān)系得到的理論發(fā)射率具有很好的匹配性。除此之外，利用此裝置研究了570oC以下鐵基材料的氧化動(dòng)力學(xué)關(guān)系，利用薄膜的輻射效應(yīng)理論，得到了氧化厚度隨時(shí)間的變化規(guī)律。根據(jù)氧化層厚度研究氧化動(dòng)力學(xué)函數(shù)，將氧化層厚度與時(shí)間擬合得到拋物線速率常數(shù)，并于參考文獻(xiàn)相對(duì)比，拋物線速率常數(shù)和活化能值與理論預(yù)測(cè)有很好的一致性。對(duì)于存在差異的地方，用表面粗糙度、雜質(zhì)、試樣幾何形狀、金屬中的空位擴(kuò)散、金屬晶粒尺寸、氧偏壓力等氧化動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。圖1-3LeiredelCampo教授的發(fā)射率測(cè)量裝置及樣品加熱裝置[7]。(a)發(fā)射率測(cè)量裝置光路圖；(b)樣品加熱裝置德國(guó)巴伐利亞應(yīng)用能源研究中心的能源效率部的Manara,Jochen[25-29]和MEGGIT傳感器公司、西門子三家合作，研究了測(cè)量發(fā)射率的三種裝置。一是在室溫下測(cè)量的石墨積分球測(cè)量裝置；二是高溫下測(cè)量法向半球發(fā)射率的黑體邊界條件裝置（BBC），三是測(cè)量方向發(fā)射率的測(cè)量裝置（EMMA），如圖1-4所示。

第一章緒論5通過等離子噴涂獲得200-500μm的涂層PYSZ-TBCs，這些獨(dú)立的TBC層通過沉積Fe3O4、FeO-Fe2O3和部分Fe2O3以及其他含有Ti、Fe和Ni的化合物以及鈣鎂鋁硅酸鹽(CMAS)的化合物進(jìn)行人工老化。使用EMMA測(cè)量了涂層的透過率，發(fā)現(xiàn)8μm以上的透過率接近于0。測(cè)量發(fā)射率和氣體透過率譜線，選出針對(duì)涂層的合適波段為10μm。采用長(zhǎng)波、短波高溫計(jì)和傅里葉變換光譜儀同時(shí)測(cè)量涂層，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)波高溫計(jì)的誤差較小，因此得到結(jié)論，針對(duì)有涂層的渦輪葉片材料，采用長(zhǎng)波高溫計(jì)測(cè)量精度較高。圖1-4德國(guó)巴伐利亞應(yīng)用能源研究中心的Manara,Jochen的發(fā)射率測(cè)量裝置[27]1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所李勛峰老師[11,30-32]從2016年開始了高溫發(fā)射率測(cè)量的研究，并合理運(yùn)用材料表征工具佐證發(fā)射率的變化。他們?cè)O(shè)計(jì)的裝置主要由樣品加熱組件和溫度控制器、包含一系列聚焦鏡組的輻射接收器、FTIR和黑體組成，如圖1-5所示。自制的光學(xué)系統(tǒng)焦距200mm，成像光斑約3mm.在樣品前端中心打孔20mm，深入K型熱電偶測(cè)量樣品溫度。在加熱穩(wěn)定后的0min開始測(cè)量，直到氧化后12h。研究了三種鎳基合金DZ125、DD6和K465在不同氧化溫度、不同波長(zhǎng)、不同加熱時(shí)間、以及干涉引起的振蕩對(duì)發(fā)射率的影響。整體來說，隨著氧化膜變厚，振蕩極值向長(zhǎng)波移動(dòng)；發(fā)射率隨著氧化溫度增大而增大。利用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)對(duì)氧化層的表面形貌和組成進(jìn)行了分析，但是在振蕩期間，和平常的氧化規(guī)律不一致。隨著加熱時(shí)間增大而增大，隨著氧化層增厚，發(fā)射率逐漸趨于穩(wěn)定值。隨波長(zhǎng)增加而減小，建立了發(fā)射率和溫度、加熱時(shí)間的模型，擬合誤差在4%以內(nèi)。除此之外，利用此套裝置還測(cè)量了大氣等離子體噴涂的8wt%釔穩(wěn)定氧化鋯(8YSZ)TBCs的發(fā)射率，反射率、透射率，推導(dǎo)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高溫鈦合金的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 許國(guó)棟,王鳳娥.  稀有金屬. 2008(06)
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博士論文
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碩士論文
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[2]極化光譜發(fā)射率測(cè)量裝置的研制[D]. 李龍飛.河南師范大學(xué) 2017
[3]鈦合金起燃過程中紅外測(cè)溫方法研究[D]. 王飛.電子科技大學(xué) 2017
[4]銅、鋼和鐵的光譜發(fā)射率的研究[D]. 許開品.河南師范大學(xué) 2016
[5]基于光柵單色儀的光譜發(fā)射率測(cè)量裝置[D]. 張凱華.河南師范大學(xué) 2015
[6]半透明固體材料高溫光譜輻射特性測(cè)量方法研究[D]. 舒銀銀.南京理工大學(xué) 2015
[7]高溫條件下材料光譜發(fā)射率測(cè)量研究[D]. 王龍升.南京理工大學(xué) 2014
[8]金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積在線監(jiān)測(cè)儀的研制[D]. 關(guān)國(guó)堅(jiān).華中科技大學(xué) 2012
[9]便攜式發(fā)射率測(cè)量系統(tǒng)的研制[D]. 王國(guó)強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[10]基于傅立葉光譜儀發(fā)射率測(cè)試系統(tǒng)的研制[D]. 王宗偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



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