超高真空環境と高速通電加熱を利用した高融点金属の超高温比熱と放射率の測定

利用超高真空环境和高速电流加热测量高熔点金属的超高温比热和发射率

• 批准号: 22K04679
• 负责人: 渡辺 博道
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04679/
• 关键词: エンタルピー; 比熱; 放射率; 電気抵抗率; 融点; 高温; 高融点金属; 侵入型不純物; 空孔濃度

超高真空チャンバーの設計製作を行う他、既存のターボ分子ポンプとスクロールポンプの修理と整備を行った。真空度の連続測定と試料の脱気処理を制御するため、制御プログラムを改造した。測定チャンバーに高速の圧力計と質量分析計を導入して、加熱中の残留ガスの組成及びに圧力の変化を解析し、測定される熱物性値に与える影響を評価する機能を追加した。また、1回の試料の多段階パルス通電加熱における、定常状態と非定常状態それぞれの状態に対応した熱物性の測定値を個別に導出する新たな解析方法を加えた解析プログラムを開発した。測定対象である高融点金属の試料の最適な形状を探索するため、円柱形状、薄板形状、スリットを入れたU字型形状のタンタル試料を作製し、それらについて予備測定を行った。その結果、円柱状試料は融点近傍まで高速通電加熱した際に問題となる試料の熱歪みを低減する試料保持ができる利点があることが判明したため、当面は円柱状試料（φ2x100 mm)を用いて測定を行う事を決定した。作製途中の測定システムを用いて、高真空環境（～10-5 Pa）で、タンタルの多段階パルス通電加熱を行い、1000～3250 Kの温度域におけるタンタルのエンタルピー（比熱）、垂直分光/半球全放射率、電気抵抗率を３秒以内に測定した。その結果、タンタル中に含まれるPPMオーダーの軽元素不純物（H,N,O,C)が温度2600 K以上の温度域における比熱と放射率に大きな影響を与えることが判明した。この予備実験にて得られた、タンタルのエンタルピー（比熱）、放射率、電気抵抗率の測定結果については、国際学会（アジア熱物性会議）にて招待講演として発表した。本研究で用いる超高温での放射温度測定に必要なCNT製黒化膜成膜法に関する論文発表を行った。

Ultra high vacuum チ ャ ン バ ー の line design を う, existing の タ ー ボ molecular ポ ン プ と ス ク ロ ー ル ポ ン プ の repair line gearing up と を っ た. Vacuum degree <s:1> continuous 続 determination と sample <s:1> degassing treatment を manufacturing するため, manufacturing プログラムを modification た た. Determination チ ャ ン バ ー に high-speed の pressure gauge と quality analysis meter を import し て, heating の residues in ガ ス の composition and び に pressure の - analytical し を, determination of さ れ thermal physical numerical に with る え る を appraisal of 価 す る function を additional し た. ま た, more than 1 back の material の Duan Jie パ ル ス electrify heats に お け る, steady state と unsteady state そ れ ぞ れ の state に 応 seaborne し た の thermal physical properties determination of numerical を individual に export す る new た な parsing methods を plus え た parsing プ ロ グ ラ ム を open 発 し た. Determination as seaborne で あ る high melting point metal の sample の shape optimal な を explore す る た め, has drifted back towards &yen; column shape, sheet shape, ス リ ッ ト を into れ た U type shape の タ ン タ ル sample を as し, そ れ ら に つ い て in line for determination of を っ た. そ の results, has drifted back towards &yen; columnar sample は melting point nearly alongside ま で high-speed electric heat し た interstate に problem と な る sample の hot slanting み を low cut す る sample keep が で き る tartness が あ る こ と が.at し た た め, face-to-face は has drifted back towards &yen; columnar sample 2 x100 mm (phi) を い て determination を doeth う を decided し た. For system on the way の シ determination ス テ ム を with い て, high vacuum environment (~ 10-5 Pa) で, タ ン タ ル の more Duan Jie パ ル ス electrify heats を い, 1000 ~ 3250 K の temperature field に お け る タ ン タ ル の エ ン タ ル ピ ー (heat), vertical spectral/hemisphere total emission rate, the electric 気 resistance を に determination within 3 seconds し た. In そ の results, タ ン タ ル に containing ま れ る PPM オ ー ダ ー の 軽 elements impurity content (H, N, O, C) が temperature above 2600 K の domain に お け る heat と emissivity に big き な influence を and え る こ と が.at し た. こ の reserve be 験 に て have ら れ た, タ ン タ ル の エ ン タ ル ピ ー (heat), emission rate, electric 気 resistance measurements of の に つ い て は, international society (ア ジ thermal physical meeting) ア に て entertaining speeches と し て 発 table し た. This research で い る ultra high temperature で の radiation temperature measurement に な necessary system of CNT black film into membrane に masato す る paper 発 table line を っ た.

项目成果

Measurements of standard enthalpy and hemispherical total emissivity on tantalum at high temperatures by multi-stepwise pulse calorimetry

多步脉冲量热法测量高温下钽的标准焓和半球总发射率

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村 樹;沼倉 宏;Hiromichi Watanabe
• 通讯作者: Hiromichi Watanabe