基于激光闪射法测量3D打印铝合金的热物性参数

Measurement of Thermal Properties of 3D Printed Aluminum Alloy Based on Laser Flash Method

  • 摘要: 热管理是许多高科技设备的关键。本文使用激光闪射法测量3D打印铝合金在高温下的关键“热能力”——包括它传递热量的快慢(热扩散系数)、储存热量的多少(比热容)以及综合的导热性能(导热系数)。研究发现:(1)选对“尺子”很重要:在测量时,使用石墨作为参考样品(标样)得到的结果最接近铝合金的真实导热能力,比用铜或不锈钢更准确;(2)温度越高,导热能力越强:随着温度从室温升高到500 °C,这种3D打印铝合金传递热量的能力(热扩散系数和导热系数)都逐渐变强了;方向有影响:在3D打印过程中层层堆叠的特性,使得材料在水平方向(横向)传递热量比竖直方向(竖向)更快(热扩散系数和导热系数横向更高)。相反,材料在竖直方向储存热量的能力(比热容)略高于水平方向。这些“热能力”数据对于3D打印铝合金在需要良好散热的领域(比如航空航天中的火箭喷嘴、汽车制造中的发动机部件、船舶中的复杂零件)的设计和应用至关重要。了解材料在不同温度和方向上的导热表现,能帮助工程师设计出性能更好、更可靠的部件。本研究为3D打印高性能铝合金零件的热管理设计提供了重要的基础数据。

     

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