High-temperature thermal-diffusivity measurement by a negative-pulse technique

Abstract

A new technique is proposed for measuring thermal diffusivities of materials at high temperature. A thin-slab specimen is heated with a steady flux of energy on one or both faces. The flux to one face is then interrupted momentarily during which time radiative heat losses cause a negative temperature pulse to develop in the specimen and to propagate through it. The thermal diffusivity is determined from an analysis of the temperature excursion of the opposite face. A theoretical analysis of this heat-transfer problem for which one-dimensional heat flow and a general linearized form of surface heat loss are assumed is presented. Data analysis techniques are discussed, and the results are given for some measurements on AXM-9Q graphite to 3250 K. A 250-W CO2 continuous-wave laser was used as the heat source.

Mesure de la diffusivité de céramiques frittées, par une méthode flash, en impulsion négative, le chauffage étant assuré par un jet de plasma

“…Enfin H* (donc Hl, Ho, Go, G1) se détermine à partir de la relation H* = f (RS) (Fig. 8) [2]. L'avantage en est que pour des petites impulsions (iP 1) RS et R deviennent insensibles à 1:p. L'inconvénient est que pour tp # 2 t1~2 ~, la technique est inapplicable en raison de la singularité qui existe entre les équations (41) et (42).…”

“…la température maximale à laquelle l'expérience peut avoir lieu est limitée seulement par le matériau à étudier (degré de vaporisation...) et non par la puissance de la source de chauffage, -les temps nécessaires pour atteindre la température maximale sont plus brefs que ceux utilisés par les méthodes classiques, -la technique expérimentale est simplifiée quand la température augmente : en effet, plus la température augmente, plus les pertes thermiques latérales par rayonnement augmentent de telle sorte que des impulsions négatives peuvent être réalisées pendant un temps très court et l'analyse de la mesure est moins sensible aux caractéristiques de l'impulsion entrante. Ceci est plus difficile à réaliser avec des impulsions positives car les pertes thermiques augmentent et on ne peut pratiquement pas introduire une impulsion d'énergie adéquate pour propager une onde thermique observable à travers l'échantillon [2].…”

“…Dans ce travail, nous avons repris les travaux de Lincoln et al [2] et nous avons mis au point une technique de mesure de la diffusivité de céramique en utilisant comme source de chauffage continue un jet de plasma que l'on interrompt pendant un temps très court, pour produire l'impulsion négative, par un puissant jet d'air comprimé orthogonal au jet de plasma.…”