Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity of Iron in the Temperature Range of 300–1700 K

A. Sh. Agazhanov; Агажанов А. Ш.; D. A. Samoshkin; Самошкин Д. А.; S. V. Stankus; Станкус С. В.

doi:10.31857/S0015323023601009

Теплопроводность и температуропроводность железа в интервале температур 300–1700 K

Авторы: Агажанов А.Ш.¹, Самошкин Д.А.¹, Станкус С.В.¹
Учреждения:
1. Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
Выпуск: Том 124, № 12 (2023)
Страницы: 1149-1158
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/232724
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601009
EDN: https://elibrary.ru/CLSRQW
ID: 232724

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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 T_С = 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

Lewis E.A.S. Heat capacity of gadolinium near the Curie point // Phys. Rev. B. 1970. V. 1. № 11. P. 4368–4377.
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.
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.
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.
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.
Shanks H.R., Klein A.H., Danielson G.C. Thermal properties of Armco iron // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. № 7. P. 2885–2892.
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.
Стенли Г., Мицек А.И., Шубин Т.С. Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир, 1973. 298 с.
Паташинский А.З., Покровский В.Л. Флуктуационная теория фазовых переходов. M.: Наука, 1992. 256 с.
Ма Ш.К. Современная теория критических явлений. M.: Мир, 1980. 299 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976. 584 с.
Румер Ю., Рывкин М. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1977. 552 с.
Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989. 384 с.
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.
Зиновьев В.Е., Кренцис Р.П., Гельд П.В. Температуропроводность и теплопроводность железа при высоких температурах // ФММ. 1968. Т. 26. С. 743–745.
Laubitz M.J. Thermal and electrical properties of Armco iron at high temperatures // Can. J. Phys. 1960. V. 38. № 7. P. 887–907.
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.
Busch G., Steigmeier E. Warmeleitfahigkeit, elektrische Leitfahigkeit, Hall-Effekt und Thermospannung von InSb // Helv. Phys. Acta. 1961. V. 34. P. 1–28.
Неймарк Б.Е., Воронин Л.К., Меркульев А.И. Теплопроводность технического железа. Теплофизические свойства твердых веществ. М.: Наука, 1971.
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.
Зарецкий Е.Б., Пелецкий В.Э. Установка для комплексного исследования теплофизических свойств металлов и сплавов // ТВТ. 1979. Т. 17. № 1. С. 124–132.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Blumm J., Opfermann J. Improvement of the Mathematical Modeling of Flash Measurement // High Temp.–High Press. 2002. V. 34. P. 515–521.
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.
Горбатов В.И., Полев В.Ф., Коршунов И.Г., Талуц С.Г. // ТВТ. 2012. Т. 50. № 2. С. 313–315.
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.
Hultgren R., Desai R.D., Hawkins D.T. et al. Selected values of thermodynamic properties of elements. Ohio: Amer. Soc. Metals, 1973. 636 p.