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原文传递基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法

专利名称：	基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法
摘要：	本发明的基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法，属于极端环境下物理量原位测量的技术领域。本发明通过读取两颗金刚石压砧底面中心及侧棱指定点温度t1～t4，根据实际实验尺寸构建有限元模型，将实验温压下测得的压砧及垫片热导率代入有限元，以t1、t2作为热边界条件，通过有限元计算模拟改变样品热导率数值，直至模拟温度t′3＝t3、t′4＝t4，即可确定样品的热导率数值。本发明实现不同温度压力条件下金刚石对顶砧上原位热导率测量的技术突破，利用实验温度测量与有限元温场分析实现样品高温高压下热导率的标定，避免了稳态法热流标定的障碍，为高温高压下样品的物理性质研究开辟一条有效途径。
专利类型：	发明专利
申请人：	吉林大学
发明人：	高春晓;岳冬辉;韩永昊;秦天茹;冀婷婷;蒋大伟
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010011753.8
公开号：	CN111157571A
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	王恩远
分类号：	G01N25/20;G01K7/02;G;G01;G01N;G01K;G01N25;G01K7;G01N25/20;G01K7/02
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法，首先，对金刚石对顶砧装置进行组装；所述的对金刚石对顶砧装置进行组装，是将两颗金刚石压砧砧面上下相对放置，将垫片利用金刚石压砧提前预压，利用激光在压痕中心打孔充当样品腔，处理好的垫片夹在两颗金刚石压砧中间，使样品腔中心与金刚石压砧砧面中心重合，样品腔内填充样品，金刚石压砧底面周围放置电热丝作为热源，经由托块及摇床实施加压；将4个热电偶的测温点分别固定在两颗金刚石压砧的底面中心和侧棱1/2处，读取热电偶的测量温度，分别记为上金刚石压砧底面中心温度t1，下金刚石压砧底面中心温度t2，上金刚石压砧侧棱1/2处温度t3，下金刚石压砧侧棱1/2处温度t4；其特征在于，根据金刚石对顶砧几何尺寸构建两颗金刚石压砧的有限元模型，将两颗金刚石底面测量温度t1和t2作为热边界条件代入有限元模型，通过有限元计算模拟改变样品的热导率；在已知金刚石压砧、垫片的热导率的情况下，装置整体的温度分布仅随样品热导率改变，在有限元模型软件中读取上金刚石侧棱1/2处计算模拟温度t′3和下金刚石侧棱1/2处计算模拟温度t′4；通过有限元分析计算改变样品热导率，直至金刚石侧棱测温点的温度值t′3和t′4均与t3、t4相同，此时有限元拟合出的样品热导率即为样品真实热导率。 2.根据权利要求1所述的基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法，其特征在于，所述的已知金刚石压砧、垫片的热导率，是在实验温压环境下对金刚石压砧以及垫片的热导率进行标定；金刚石压砧以及垫片高温高压环境下的热导率的标定方法是：在无样品填充和摇床热导率已知的情况下，利用热电偶分别读取上、下金刚石压砧底面中心的测量温度t5、t6，上、下金刚石压砧砧面边缘的测量温度t7、t8，摇床球面的测量温度t9，将上金刚石底面中心测量温度t5和摇床球面的测量温度t9作为热边界条件代入有限元模型，通过模拟改变上、下金刚石压砧和加压处垫片的热导率数值，直至下金刚石压砧底面的模拟温度t′6、上、下金刚石压砧砧面边缘的模拟温度t′7和t′8均与测量温度t6、t7、t8相同，此时有限元模拟的热导率即为实验温压条件下两颗压砧和垫片热导率。 3.根据权利要求1或2所述的基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法，其特征在于，所述的样品腔，样品直径与样品厚度比为300～500∶50。 4.根据权利要求1或2所述的基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法，其特征在于，所述的垫片，以T301钢片作为垫片材料。 5.根据权利要求1或2所述的基于金刚石对顶砧高温高压样品热导率的测量方法，其特征在于，所述的金刚石压砧，金刚石的热导率为500W/m·K。
所属类别：	发明专利