Research Data - Determination of total hemispherical emissivity utilizing an in-situ calibrated, coupled experimental-simulative electron beam calorimetric approach
Contributing person | Alexander Kreisch | |
References to related material | https://doi.org/10.1016/j.measurement.2026.120958 | |
Description of the data | The collection contains datasets corresponding to a publication. Each dataset is linked at the respective position in the document to ensure maximal traceability. | |
Type of the data | Collection | |
Total size of the dataset | 880054752 | |
Author | Kerber, Konrad | |
Upload date | 2026-03-10T08:26:34Z | |
Publication date | 2026-03-10T08:26:34Z | |
Data of data creation | 2025 | |
Publication date | 2026-03-10 | |
Abstract of the dataset | The accurate determination of the total hemispherical emission coefficient (THEC) of materials is essential for modeling radiative heat transfer in high-temperature vacuum environments. This study presents a rapid steady-state calorimetric method to determine the THEC using a vacuum electron beam (EB) facility. A graphite-coated Inconel 718 foil with a thickness comparable to the electron penetration depth was used as the emission target, allowing temperature equalization within seconds. Surface temperatures were recorded via a calibrated two-colour thermal imaging system. An in-situ calibration was conducted, using the melting point of pure copper as a fixed reference. Numerical simulations were employed to validate both the emissivity determination and the temperature calibration methodology. EB heating efficiency was determined at 150 keV in a combined experimental-simulative approach using Monte Carlo simulations and backscattered electron intensity capture. Temperature calibration showed high reproducibility with a median absolute deviation of +- 0.4% and a half range of +- 1.1% at 1085 °C, and was shown to be transferable to other materials. EB heating efficiency slightly decreased from 0.832 +- 0.003 at room temperature to 0.825 +- 0.002 between 800 °C to 1140 °C. THEC values between 0.88 and 0.92 with a maximum half range of +-0.06 were obtained in the range of 840 °C to 1110 °C for graphite-coated Inconel 718 with a median roughness of Ra = 1.2 µm. Reflected radiation from the emission target and thermal losses from conduction and sublimation were assessed and found negligible. Results were consistent with literature, particularly under high surface roughness or pre-oxidized conditions. | |
Public reference to this page | https://opara.zih.tu-dresden.de/handle/123456789/1766 | |
Public reference to this page | https://doi.org/10.25532/OPARA-984 | |
Publisher | Technische Universität Bergakademie Freiberg | |
Licence | Attribution-ShareAlike 4.0 International | en |
URI of the licence text | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ | |
Specification of the discipline(s) | 4::43 | |
Title of the dataset | Research Data - Determination of total hemispherical emissivity utilizing an in-situ calibrated, coupled experimental-simulative electron beam calorimetric approach | |
Project abstract | Ziel des Vorhabens ist, die technologischen und werkstofflichen Wirkmechanismen eines Kurzzeit-Lötens mittels Elektronenstrahls im Softvakuum (<10^-3 mbar) zum gezielten, lokalen Fügen von Ni-Basis- Legierungen sowie die Auswirkungen auf das Beanspruchungsverhalten tiefgreifend zu erforschen. Die Auswahl des Ni-Basis-Grundwerkstoffes (INCONEL718) und des HTLx-Lotes erfolgten vorrangig vor dem Hintergrund der vielseitigen industriellen Anwendbarkeit in Hochtemperaturkomponenten. Hintergrund ist die Entwicklung einer energie- und werkstoffschonenden Technologie. Aufbauend auf diesem Wissen kann eine Aussage über die Potenziale und Grenzen des lokalen Elektronenstrahllötens getroffen werden. Diese umfasst die ganzheitliche Betrachtung der Bildung und Anbindung der Lötnaht, die sich daraus ergebende Beanspruchbarkeit der Fügeverbindung und entsprechende wissensbasierte Optimierungsmaßnahmen zur Prozessstabilisierung. Mit dem Projekt wird bzgl. des lokalen Hochtemperatur-Lötens von Ni-Basis-Legierungen mittels EB wissenschaftliches Neuland betreten, d. h. es liegen nach Kenntnis des Antragstellers keine Ergebnisse in der Literatur vor. Im Fokus stehen auf der einen Seite Grundlagenuntersuchungen zum Zusammenhang zwischen den Prozessparametern (Energieeintrag/- verteilung) und Gefüge-/Eigenschaftsänderungen zur Generierung beanspruchungsgerechter Lotverbindungen. Zum anderen sollen auf Basis einer simulationsgestützten Auslegung der thermischen Auswirkungen auf den Verzug Konstruktionsvorgaben für die Spaltgeometrie erarbeitet und durch Experimente verifiziert werden. Die FEM-basierten numerischen Berechnungen liefern dabei Informationen zur lokalen Verschiebung, die für eine gezieltere Wärmeeinbringung genutzt werden sollen, sowie Aussagen zur Sensitivität des Gesamtsystems hinsichtlich verschiedener Prozessfaktoren. Bausteine für die Auslegung der Fügestellen sind dabei vor allem definierte Temperaturen bzw. Temperaturbereiche, bei denen es zu Phasenübergängen und/oder Gefügeänderungen kommt. Gestützt auf diese neuen, derzeit nicht verfügbaren Grundlagenkenntnisse sollen anhand geeigneter Tests das Beanspruchungsverhalten und die Schädigungsarten im Detail untersucht werden. Im Ergebnis sollen beanspruchungsgerechte Lötverbindungen zwischen Ni-Basis- Legierung und Ni-Basis-Lot mit einem umfassenden Verständnis zu ihrer gezielten Herstellung und Beanspruchbarkeit vorliegen. | |
Public project website(s) | https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/493122212 | |
Project title | Untersuchungen zum Elektronenstrahl (EB)-Löten (Kurzzeit-Wärmeleitungslöten) |
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