感应加热仪

[b]加热方式比较[/b][color=#444444]实验室当中，大多数都需要加热，关于加热方式，都有哪几种呢？每种的优缺点是什么，今天我来跟大家科普一下，有问题欢迎留言[/color][color=#444444]实验室加热方式有微波加热，电阻丝加热，感应加热，硅钼（碳）棒加热，石墨加热，红外线加热等等。不同的实验，用到的加热方式也是不同的。 [/color][color=#444444] 先说微波加热，是对物质里面的水分子进行加热，较多用于食物加热，这种加热不会破坏食物。实验室当中比如说mopecvd(微波气象沉积技术)也用到微波[/color][color=#444444]，这种技术应用在cvd当中前景挺不错的。[/color][color=#444444] 电阻丝加热，利用电阻发热，通过控制加热的功率来改变加热温度。这种方式成本低，电阻丝比较廉价。但是温度最高达到1200度，但是国外最高可以到达1400度，瑞士进口电阻丝。瑞士的电阻丝类似国内的40cr.[/color][color=#444444] 感应加热，利用法拉第电磁感应定律，交变电流产生交变磁场，通过交变磁场产生涡流加热。加热速度极其快，通过改变频率，几秒时间能够加热到千度。金属热处理中应用广泛。但是不是所有的金属都可以用的到，导电的不一定可以导磁，导磁的一定导电，像铝可以导电，但是不能导磁。[/color][color=#444444] 硅钼（碳）棒是马弗炉常用的加热元件，可以加热到1700度。可以在空气当中自然冷却，初期使用可能会出现冒泡现象，这属于正常现象比如说。高频感应加热炉。[/color][color=#444444] 最后是红外线灯管加热，它的应用十分广泛。可以消毒，杀菌，还可用在马弗炉上面，比如说rtp,快速退火炉，这种使用的就是红外灯管加热，速度也是非常快，一般加热粉末或者其它式样。20s左右就可以达到理想的温度。[/color][color=#444444][color=#444444] 我是马弗炉工程师，欢迎一起探讨实验室问题。如有马弗炉需要，可以给我留言。[/color][/color][img=红外灯管,710,413]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903290939474530_3128_3860607_3.png!w710x413.jpg[/img]

对于普通碳钢及合金钢，调质处理可以改善钢的综合性能，调质工艺（高温淬火＋高温回火）已应用多年，工艺也比较成熟。调质工艺中的淬火过程是加热钢使其完全奥氏体化后快速冷却，使得碳和合金元素完全固溶到铁素体基体中而形成一种过饱和铁素体而形成马氏体，这种马氏体的强度很高，在随后的高温回火过程中使得碳化物析出，起到析出强化作用，改善钢的性能。通过控制回火处理的温度及时间来调配钢的强韧性。 CrMo钢主要应用于伴有腐蚀环境的油气田中，高钢级CrMo钢需要在保持高强度的同时满足抗腐蚀的条件，这就需要对钢管进行相应的处理，如细化晶粒、改善碳化物构成等。大量研究表明，使用感应热处理的方式可以明显的改善钢管的性能[sup][/sup]。感应热处理方式具有低成本、高效率的特点，并且在钢管制造中可以超越常规热处理，在提高晶粒度、改善析出相构成，降低位错密度等多方面有优良的表现。快速的加热淬火可以使晶粒度同比提高2级以上，快速的加热回火可以抑制析出相（碳化物）长大，使其更加细小、均匀、弥散分布于基体组织，有益于提高钢管的综合性能。采用中频感应加热的方式对CrMo钢进行调质处理，通过细化试验钢的晶粒及调整回火过程中析出相的形态和分布，使感应热处理后的试验钢力学性能相对常规热处理有了较大的提高。[b]1 试验材料和方法[/b] 试验中采用CrMo作为试验钢，样管规格为88.9mm*6.45mm。试验钢经EAF电弧炉冶炼、LF炉精炼后使用VD炉真空脱气，采用连铸的方式制成管坯,，使用PQF三辊连轧机制成无缝钢管。采用中频感应炉对样管进行感应淬火和感应回火处理，从调质处理后的管材上切取样品，对所切取的样品进行粗磨、细磨、抛光、浸蚀（浸蚀剂采用4%HNO[sub]3[/sub]＋96％C[sub]2[/sub]H[sub]5[/sub]OH，浸蚀时间为5~10秒），然后在金相显微镜上进行显微组织观察。为了进一步观察回火索氏体中碳化物的形态，用扫描电子显微镜进行显微组织观察，采用X衍射仪进行X射线衍射试验并采用透射电镜确定析出相种类。 为了研究感应热处理过程中试验钢在感应淬火和感应回火两个不同阶段的变化以及方便和传统电阻炉加热热处理进行对比，我们采用以下热处理方式进行试验，分别为：I、中频感应炉淬火+电阻炉回火；II、电阻炉淬火+电阻炉回火；III、电阻炉淬火+中频感应炉回火；IV、中频感应炉淬火+中频感应炉回火。感应热处理过程中的加热时间，采用5~10分钟，短时间内的感应热处理加热方式可以避免试验钢的晶粒长大，保证试验钢通过热处理试验得到更好的宏观力学性能。[b]2 试验结果及讨论2.1 感应淬火对试验钢的性能影响[/b] 使用中频感应炉和电阻加热炉对CrMo钢进行了感应淬火与常规淬火的比较试验，分别使用热处理方式I和II，结果如表一所示：表一 不同热处理淬火方式下试验钢的力学性能[table=565][tr][td] [align=center]试样号[/align] [/td][td] [align=center]热处理制度[/align] [/td][td] [align=center]屈服强度[/align] [align=center]（Mpa）[/align] [/td][td] [align=center]抗拉强度（Mpa）[/align] [/td][td] [align=center]延伸率[/align] [align=center]（%）[/align] [/td][td] [align=center]冲击功[/align] [align=center]（J）[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]1[/align] [/td][td] [align=center][i]950°C×10min[/i][/align][i] [/i][align=center]+670°C×60min[/align] [/td][td] [align=center]917[/align] [/td][td] [align=center]957[/align] [/td][td] [align=center]17.5[/align] [/td][td] [align=center]76[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]2[/align] [/td][td] 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图1是1#和3#两种试样的原奥氏体晶粒图。从图1中可以看出，经过感应热处理淬火的试样相对常规热处理的试样，晶粒细化程度明显。为了准确评价试样的晶粒度级别，我们采用比较法对试验钢进行奥氏体晶粒度的评级，因为标准中没有9级以上的晶粒度评级，因此采用200倍金相评级+2的方法，得到1#试样的晶粒度为10级，3#试样的晶粒度为8.5级。 晶粒度细化是提高钢管性能的主要因素，因此经过感应热处理的试样力学性能相对常规热处理有所提高。[img=,554,388]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707020914_02_2984502_3.png[/img] 图2是2#试样在200X显微镜下的晶粒度图，晶粒度为11级，通过对比1#和2#试样的感应热处理制度和晶粒度级别可见，随着感应淬火加热时间的减少，晶粒度呈细化的趋势。 通过对比1#和2#试样的力学性能发现，在同样的感应淬火热处理中，缩短加热时间虽然可以使晶粒度进一步细化，但这种晶粒度的细化无法同时提高试样钢的屈服强度和冲击功。从表一中可以看出，随着缩短感应淬火加热时间，试样钢的屈服强度有所提高，但冲击功性能相对降低，因此，试样钢要得到满意的力学性能需要合理的制定感应淬火加热时间。同时我们也可以看出，在感应热处理中通过灵活的调整感应淬火加热时间，可以控制试验钢力学性能的配比。[b]2.2 感应回火对试验钢的性能影响[/b] 感应淬火热处理可以通过细化晶粒提高试验钢的力学性能，感应回火热处理则通过改变析出相的形态和位错密度来改善试验钢的性能。试验中同样使用中频感应炉和电阻加热炉对抗腐蚀无缝钢管27CrMo27Vs进行了感应回火与常规回火的比较试验，分别使用热处理方式III和II。在感应热处理回火前，三种样品都采用常规热处理淬火的方式，热处理制度为950°C×40min，不同回火制度的试验结果如表二所示：表二 不同热处理回火方式下试验钢的力学性能[table=565][tr][td] [align=center]试样号[/align] [/td][td] [align=center]热处理制度[/align] [/td][td] [align=center]屈服强度[/align] [align=center]（Mpa）[/align] [/td][td] [align=center]抗拉强度（Mpa）[/align] [/td][td] [align=center]延伸率[/align] [align=center]（%）[/align] [/td][td] [align=center]冲击功[/align] [align=center]（J）[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]4[/align] [/td][td] [align=center]950°C×40min[/align] [align=center]+670°C×5min [/align] [/td][td] [align=center]902[/align] [/td][td] [align=center]949[/align] [/td][td] [align=center]18.0[/align] [/td][td] [align=center]73[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]5[/align] [/td][td] [align=center]950°C×40min[/align] [align=center]+670°C×3min [/align] [/td][td] [align=center]922[/align] [/td][td] [align=center]968[/align] [/td][td] [align=center]18.0[/align] [/td][td] [align=center]70[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]3[/align] [/td][td] [align=center]950°C×40min[/align] [align=center]+670°C×60min[/align] [/td][td] [align=center]830[/align] [/td][td] [align=center]847[/align] [/td][td] [align=center]16[/align] [/td][td] [align=center]75[/align] [/td][/tr][/table] 表二采用了三种热处理制度，前两种都采用热处理方式III，不同的感应回火热处理的加热时间不同，4#试样采用5分钟的加热时间，5#试样采用3分钟的加热时间，用于比较在不同回火加热时间情况下试验钢的力学性能变化。3#试样采用热处理方式II进行调质处理，主要用于和4#、5#试样比较不同回火热处理方式下试样钢的力学性能变化。通过比较可以发现，经过感应热处理回火的4#、5#试样在保持近似冲击功性能的同时，屈服强度比常规热处理回火的3#试样提高70Mpa以上，达到125ksi钢级。在感应热处理回火过程中，不同于传统热处理。传统热处理需要较长的时间使在淬火过程中固溶的碳及合金元素充分析出，从而满足冲击性能，而感应热处理方式可以在短时间内提供试验钢较高的能量，造成短时间内就可以满足析出相的充分析出。图3是使用扫描电镜得到的3#和4#试验钢的析出相形貌照片，照片中3#试样的析出相形态以棒状和带有尖端的条状为主，球状及椭圆状析出相很少，而4#试样的析出相形态以球状和椭圆状为主，很少出现棒状和带有尖端的条状形态，这是因为传统热处理是一个渐变的过程，满足性能必然要提高加热时间，提高加热时间伴随着析出相的长大和偏聚，形成棒状或带有尖端的条状，增加材料的脆性；而感应热处理的回火过程时间很短，析出相来不及长大，形成分布均匀，偏重于球形或椭圆形的形态，使试验钢减少由于析出相的偏聚而带来的性能下降，从而达到提高力学性能的目的。[img=,690,309]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707020915_01_2984502_3.png[/img][b]2.3 感应热处理对试验钢的影响[/b] 通过以上的分析，我们可以看出感应热处理淬火和回火都可以利用不同的微观机理达到提高试验钢力学性能的目的。表三中的6#试样是采用IV热处理方式的力学性能结果，与3#试验钢对比发现两种热处理方式下冲击功变化较小。采用感应调质热处理（淬火和回火）后的试验钢相对传统调质处理，屈服强度可以提高超过100Mpa。表三 不同方式调质处理后试验钢的力学性能[table=553][tr][td] [align=center]试样号[/align] [/td][td] [align=center]热处理制度[/align] [/td][td] [align=center]屈服强度[/align] [align=center]（Mpa）[/align] [/td][td] [align=center]抗拉强度（Mpa）[/align] [/td][td] [align=center]延伸率[/align] [align=center]（%）[/align] [/td][td] [align=center]冲击功[/align] [align=center]（J）[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]6[/align] [/td][td] [align=center]950°C×10min[/align] [align=center]+670°C×5min [/align] [/td][td] [align=center]945[/align] [/td][td] [align=center]998[/align] [/td][td] [align=center]18.5[/align] [/td][td] [align=center]74[/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center]3[/align] [/td][td] [align=center]950°C×40min[/align] [align=center]+670°C×60min[/align] [/td][td] [align=center]830[/align] [/td][td] [align=center]847[/align] [/td][td] [align=center]16[/align] [/td][td] [align=center]75[/align] [/td][/tr][/table][img=,690,299]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707020916_01_2984502_3.png[/img] 使用感应热处理的方式对抗腐蚀无缝钢管进行热处理不仅仅可以提高材料的力学性能，同时需要值得注意的是感应加热这种热处理方式带来的析出相及位错密度的改变。图4是3#试样和4#试样的透射电镜图象，通过图4可知，经过感应回火热处理的4#试样具有更低的位错密度。27CrMo27Vs钢主要以抗H[sub]2[/sub]S为目的，在腐蚀过程中H离子往往存在于材料的位错位置，位错密度高会引起H离子的聚集并形成氢分子，随着氢气团的增大使材料产生氢致开裂，在使用中会出现材料失效的现象，因此更低的位错密度有利于提高油井管的抗腐蚀能力。图4 3#和4#试样的析出相的TEM图[b]3 结论[/b] 通过以上研究，可以看到感应热处理方式可以提高CrMo钢性能、改善微观析出相的形态、降低材料位错密度。感应热处理的特点使CrMo钢在感应淬火后得到晶粒的细化，在感应回火过程中得到更为适合抗腐蚀性能的析出相形态，有利于提高材料的抗腐蚀性能。 本论文从试验的角度比较了感应热处理方法与常规热处理方法在材料力学性能、微观析出相、微观位错形态等方面的不同，并提出了感应热处理的优势，在机理性研究和最终产品的抗腐蚀试验性能方面仍需进一步的研究。 CrMo钢的感应热处理试验结果为油井管的生产提供了很好的借鉴，推动了同类产品的工艺进步。对油井管感应热处理的深入研究，系统的掌握感应热处理工艺的相关规律，可以提高产品性能以能使CrMo钢得到更好的应用。

[size=16px][color=#cc0000][b]摘要：为准确测量航天复合材料快速加热过程中的热膨胀系数，本文介绍了热膨胀系数测试过程中加热速率、加热形式和位移测量形式对被测样品内外温度和热膨胀测量方向上温度梯度的影响，以及这些温度梯度与热膨胀系数测试结果之间的变化规律。在这些初步研究基础上，本文提出了高速加热过程中热膨胀系数测量装置的初步设计方案，即采用聚光辐射或电磁感应技术进行非接触快速高温加热，采用激光扫描或光学投影技术进行非接触应变测量。[/b][/color][/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [b][size=18px][color=#cc0000]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 比较典型的航天复合材料如碳碳和石墨复合材料、各种酚醛树脂基复合材料等，其热膨胀系数普遍还是采用加热速率较慢的各种热膨胀仪进行测试，而这种常规测试过程中的较低加热速率与航天复合材料的实际使用环境下的快速升温速率严重不符，低速加热时的热膨胀系数测试结果几乎对复合材料结构的热设计毫无用途，从而造成现有的热结构设计太过保守。为此，本文针对快速加热条件下的航天复合材料热膨胀系数测试，开展初步的测试技术研究，通过典型材料重点了解快速加热条件下的以下两方面的问题：[/size][size=16px] （1）快速加热条件下，样品或材料的内外内外温差对热膨胀系数的影响。[/size][size=16px] （2）快速加热条件下，样品或材料热膨胀测试方向上的温度均匀性影响。[/size][size=18px][color=#cc0000][b]2. 样品内外温差影响[/b][/color][/size][size=16px] 对于航天复合材料而言，由于其结构和热物理性能的不同，特别是热导率有着数量级上的差别，由此会在实际应用和取样测试过程中有时会存在严重的内外温差。热膨胀测试中，加热速率的不同会对测量结果产生明显的影响。[/size][size=16px] 为了直观了解这种内外温差对热膨胀系数测量的影响，我们选择了具有中等热导率（常温时约14W/mK）的不锈钢材料进行取样测试，测量温度范围为室温30~700℃，测试得到的平均热膨胀系数结果如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=不锈钢样品不同加速速率下的平均线性热膨胀系数测试结果,660,482]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111012258135_6561_3221506_3.jpg!w690x504.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图1 不同加速速率下的不锈钢样品热膨胀系数测试结果[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图1所示的测量结果可以看出，在较低加热速率（5℃/min）下的热膨胀系数测试结果相差不大，只是随加热速率的升高热膨胀系数整体有很小的降低。而在加热速率超过10℃/min时，测试结果发生明显的偏差，热膨胀系数明显的偏低，特别是在低温范围内这种现象更为明显。[/size][size=16px] 由此可见，对于热导率较低的材料，较快的加热速率会在样品内外产生明显的温差，从而对热膨胀系数产生严重的影响，使得热膨胀系数测试结果严重偏低。具体应用到航天复合材料中，由于碳碳和石墨复合材料的热导率普遍较高，相关的测试研究表明石墨材料在1600℃温度以下的范围内测试时，加热速率几乎没有影响，对于碳碳复合材料，这个不受加热速率影响的温度范围可以扩展到1700℃。[/size][size=16px] 对于热导率普遍较低的酚醛树脂复合材料，其热膨胀对加热速率则非常敏感，且膨胀过程非常复杂。有测试观察到当碳酚醛或二氧化硅酚醛层压材料被缓慢加热时，在190℃左右发生一些快速膨胀，然后材料开始收缩，从膨胀到收缩的变化对应于热降解的开始。而在高加热速率下，热膨胀系数的急剧增加发生在与低速率下开始收缩时的大致相同温度区域。据信，在高加热速率下，树脂开始软化，然后发生气体的快速释放。这些气体不容易逸出，并在材料中产生压力，导致快速膨胀和裂缝的张开。除了热膨胀之外，因材料的结构受到影响，其他性能也会受到加热速率的影响。[/size][size=18px][color=#cc0000][b]3. 样品表面温度均匀性影响[/b][/color][/size][size=16px] 在快速加热形式的热膨胀测试设备中，往往还存在以下两方面的因素会给样品表面温度的均匀性带来影响，由此会给热膨胀系数测量带来误差：[/size][size=16px] （1）加热方式：热膨胀测试中的快速加热一般会采用聚光辐射加热、感应加热和直接通电三种形式，其中辐射加热适用于非导电材料样品，而感应加热和通电加热则适用于导电类材料样品。但不论采用哪一种加热方式，发光灯管和感应线圈都会是有限长度，从而使得样品轴向方向上的温度并不是均匀分布。特别是直接通电加热方式中的电极与被测样品直接接触，样品上的热量会通过电极散失而造成较严重的样品温度不均匀性。[/size][size=16px] （2）变形测量方式：热膨胀系数的测量一般会采用顶杆法和光学投影法，在顶杆法测试中，与样品接触的顶杆同样会对样品起到散热作用而影响样品的温度均匀性，而非接触形式的光学投影法则不存在样品散热问题，对样品的温度均匀性影响较小。[/size][size=16px] 为了研究样品表面温度不均匀性对快速加热过程中热膨胀系数测量的影响，有研究人员采用了感应加热式顶杆法热膨胀仪，如图2所示，对42CrMo超高强度钢进行了不同升温速率下的测试。样品被夹在两根熔融石英顶杆之间，其中一根顶杆固定，另一根连接到一个差动变压器（LVDT）进行样品的变形量测量。样品被放置在感应线圈的中心可实现高速加热，样品上焊接了两只S型热电偶，中心位置的热电偶用于控制样品温度，边缘位置热电偶用来测量温度均匀性。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=02.感应加热式顶杆法热膨胀仪结构,500,344]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014018059_9517_3221506_3.jpg!w690x476.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图2 感应加热式顶杆法热膨胀仪结构[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图3所示为样品和感应线圈结构和尺寸示意图，样品为壁厚为0.5mm的薄壁圆柱，样品长度为10mm，熔融石英棒顶杆的外径和内径分别为2mm和1mm。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=03.快速加热热膨胀测试中使用的样品和感应线圈几何形状,660,222]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014201830_7644_3221506_3.jpg!w690x233.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图3 快速加热线膨胀测试中使用的样品和感应线圈几何形状[/b][/color][/size][/align][size=16px] 对上述样品，在1℃/s~1200℃/s范围内一系列不同的速率下对样品进行了加热，不同加热速率下样品中心与边缘之间的温度差测试结果如图4所示，相应的应变测试结果如图5所示。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=04.不同加热速率下的样品中部和边缘的实测温差,550,443]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014398184_2549_3221506_3.jpg!w690x557.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图4 不同加热速率下样品中部和边缘的实测温差[/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=05.不同加热速率下的样品应变量-温度测试结果,550,443]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014595694_4159_3221506_3.jpg!w690x556.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图5 不同加热速率下样品应变量-温度测试结果[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图4所示的温差曲线可以看出，对于低于10℃/s的加热速率，样品中心和边缘之间的温差不会超过10℃。对于所有其他加热速率，温差随着中心温度快速增加，并在达到某一温度时开始变缓。从该温度开始，中心与边缘之间的温差随着样品中间温度变化几乎呈线性增加。对于最高加热速率1200℃/s，温差达到最大值160℃，边缘温度相当于中心温度的大约70%。[/size][size=16px] 如图5所示，比较不同加热速率下测得的应变-温度曲线，可以观察到加热速率越高，测得的应变越低，这也与图1所示的规律一致，但这也部分可能与加热速率增加时膨胀方向上的温度梯度的增加有关。从图5可以看出，最小和最大升温速率下应变测量值的相对偏差约为20 %。[/size][size=16px] 显然，在非常高的加热速率下使用变形信号对发生相变的动力学过程的研究将导致严重的误差，因为应变信号中的误差将通过不确定的传播影响描述相变动力学的所需参数的计算，同时，还取决于所应用的动力学模型的数学性质，最终误差甚至可能大于这里测量的应变的20%误差。[/size][size=16px] 另外，样品轴向上的温度梯度是由于样品和棒之间的接触带来的热损失，这导致靠近样品边缘的温度降低。在低加热速率下，从中心到边缘的热传导几乎使整个样品的温度相等，导致小的温度梯度，但随着加热速率的增加，由于热传导使得样品中心的温度上升较快，这导致轴向温度差的增加。[/size][size=16px] 造成温度梯度的另一个因素是样品与线圈磁场的相互作用，感应热在整个样品长度上并不是均匀和恒定的，对于膨胀计的感应线圈的规则螺旋状几何形状，沿着轴向方向上存在强烈的感应温度梯度。[/size][size=18px][color=#cc0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 通过上述高加热速率条件下进行的金属材料热膨胀系数测试，可以明显看到加热速率对样品内外和样品轴向温度差的严重影响，因此在今后的各种高加热速率条件下的热膨胀测试，需要特别注意以下几个内容：[/size][size=16px] （1）测试前，首先要确定具体测试的是哪一种热膨胀系数，稳态热膨胀系数测试则选用低加热速率，瞬态热膨胀系数测试则根据实际应用场景选择相应的高加热速率，这在材料的相变过程研究中非常重要。[/size][size=16px] （2）对于稳态热膨胀的测试，需要在样品内外温度一致后进行测量，这是就需要尽可能采用尽可能低的加热速率才能保证相应的测量准确性，甚至可以采用台阶式温升方式，使样品在不同温度下恒定一段时间后再进行变形测量。[/size][size=16px] （3）由于材料固有的导热性能，对于符合实际变温速率应用场景的高加热速率下的热膨胀测试，样品内外的温差更能符合材料的实际温度环境，但在热膨胀系数的具体测试中需要尽可能避免样品轴向温度差带来的测量误差。具体采取的措施是分别采用非接触形式的加热技术和位移测量技术，使被测样品不与其他物体接触或最小接触，如采用均温场更长的聚光辐射加热装置或能提供更均匀温度场的异型感应线圈对样品进行非接触式快速加热，如采用激光线扫描或投影法光学变形测试技术非接触测量样品的长度。[/size][size=16px] 总之，通过对高速加热过程中热膨胀系数测试技术的初步研究，确定了非接触快速加热和非接触位移测量的总体技术方案，为后续航天复合材料高速热膨胀系数测试研究工作的开展奠定了基础。[/size][size=16px][color=#cc0000][b][/b][/color][/size][align=center][size=16px][b][color=#cc0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/size][/align]

http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/02/201302241205_426757_1259808_3.jpg 高频机技术 吕健（总工程师） 高频机及感应加热技术目前对金属材料加热效率最高、速度最快，且低耗环保。它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。它不但可以对工件整体加热，还能对工件局部的针对性加热；可实现工件的深层透热，也可只对其表面、表层集中加热；不但可对金属材料直接加热，也可对非金属材料进行间接式加热。等等。因此，感应加热技术得到在各行各业中越来越广泛的应用。 用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。20世纪30年代初，美国、苏联先后开始应用感应加热方法对零件进行表面淬火。随着工业的发展,感应加热热处理技术不断改进,应用范围也不断扩大。　　基本原理将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流──涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。　　分类根据交变电流的频率高低，可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频 5类。①超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫，加热层极薄，仅约0.15毫米，可用于圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。②高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200～300千赫,加热层深度为0.5～2毫米,可用于齿轮、汽缸套、凸轮、轴等零件的表面淬火。③超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为20～30千赫，用超音频感应电流对小模数齿轮加热，加热层大致沿齿廓分布，粹火后使用性能较好。④中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.5～10千赫,加热层深度为2～8毫米，多用于大模数齿轮、直径较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。⑤工频感应加热热处理所用的电流频率为50～60赫，加热层深度为10～15毫米，可用于大型工件的表面淬火。　　特点和应用[/