导热系数测定方法

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1、导热系数测定方法1导热系数定义导热系数：指在稳定传热条件下，In】厚的材料，两侧表面的温差为1度（K。0,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用k表示，单位为瓦/（米•度）,w/（mk）（WK此处的K可用°C代替）。热阻：指热量在热流路径上传递时遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W的热量在lrf的面积内所引起的温升大小。2测试方法简述激光闪光法测试原理（ASIME1461）简介激光闪光法测量材料导热系数的原理是根据导热系数跆热扩散系数久比热容cp和体积密度p三者之间的关系，如下面

2、给你给出,首先测出试样的体积密度D然后分别或者同时测量出材料的热扩散系数A和比热容cp,则可计算出材料的导热系数。激光闪光法的物理模型是，如果能量为Q的激光脉冲被一圆片状试样(厚度为D的正面吸收，同时试样及激光脉冲应满足以下条件：1热量在试样内是一维热流;2试样表面没有热损失;3激光脉冲能量被试样正面均匀吸收；4激光脉冲宽度足够小;5激光脉冲能量的吸收仅在正面很小的厚度内发生;6试样是均匀不透光的;7试验条件下，温度保持恒定。当测试过程满足以上条件时，那么在试样内热量的传输可认为是一维热流。因此，由激

3、光脉冲瞬间辐射而引起背面(lL)的温度变化及分布可用简化的数学方法进行描述和计算。稳态热流法测试原理(ASIMD5470)简介稳态热流法是美国材料测试协会制定的热导率测试标准方法(ASIMD5470)o稳态热流法是基于测试厚度均匀试样的两平行等温界面中的理想热传导性能。在试样两面间施加不同的温度，使得试样上下两面间形成温度梯度,促使热流量全部垂直穿过试样并且没有侧面的热扩散。本方法测试原理如下图。加载压力TI热阻的计埶R=令.(Th-Tc)R:(m^2卩A:试祥面积(心〉2Q：热浚稳定后，通过试样的热

4、流量＜w)导热系数:Th:热极温度(K)-■器冷极当只有一种厚度的试样,且接触热阻非常小，约为总热阻的1%可以用厚度除以试样热阻得出导热系数。3激光闪光法测试耐火材料的流程激光导热仪是以测量热扩散系数导温系数)为主的仪器，而热扩散系数的测量是一种绝对的测量方法，不需要校正。激光闪光法测试耐火材料导热系数的过程主要包括试样制备及尺寸控制、试样预处理、试样安装与测定、数据处理几个步骤。I试样制备及尺寸控制：由于试样的几何尺寸和预处理情况对测定的结果有很重要的影响，因此这两个步骤也就特别关键。试样制备过程中

5、要严格控制试样的直径和厚度以及两个端面的平行度。测试的典型试样尺寸一般为直径12Thm厚度厂3)nm最适宜的厚度应满足tQ5值大于脉冲宽度的50倍。材料的热扩散系数与试样厚度的平方成正比，因此要精确测量并控制试样的厚度，厚度测量误差应控制在Q2%以内，试样厚度的均一性应VL吆。另外，由于耐火材料多为含颗粒原料的材料，加之生产工艺的限制，使得耐火材料具有明显的非均质性和方向性，包括颗粒.气孔大小和分布的不均匀性。因此，为了真实地反映材料的导热系数，则需要取多个样品进行测量，用多次测量结果的平均值来作为参

6、考结果。Z试样预处理：为了减少耐火材料对激光脉冲的反射，并增加试样表面对激光脉冲能量的吸收，测试前应在被测试样的两面涂上一层薄薄的黑色的具有强吸收性的涂层。涂层应足够致密来阻止激光射线和可观察波长段热辐射的穿透，并在高温阶段能够抵抗激光脉冲加热而不融化和蒸发，涂层不应与试样发生反应。涂层厚度应该在满足上述条件下具有最小的厚度值。适用于许多陶瓷材料的涂层制备方法有碳蒸发、碳溅射或胶体石墨喷涂。如果被测试样本身在高温下易与碳反应或者试样具有一定的透光性，则可先对试样两面用离子溅射的方法溅射钳、金或镰等金属

7、涂层,然后在金属薄膜上再镀一层碳质涂层，以增加对激光脉冲能量的吸收。3试样安装与测定：制备的试样经过以上预处理后，即可放入到仪器中，并通过计算机控制系统进行加热到所要的温度，根据需要可以对加热环境的气氛进行控制。温度达到要求后，选择自动或者手动的方式开启激光发生器，仪器自动同步启动温度探测器和数据记录系统，记录试样背面的温升随时间的变化曲线。至此，完成了整个测定过程，并测得了试样的热扩散系数和比热容。4结果计算:仪器可自动计算给出试样背面温升达到最大温升一半所需的时间，然后输入事先测定的试样体积密度数

8、据，根据式公式便可计算出试样的导热系数。下表是用激光导热仪测量的几种材料的热扩散系数、比热及导热系数的数据。产品种类3试验温度热扩散系数比热容/Jkg*】K3体积密度gcm"导热系数表面处理情况a石墨炭砖3600a0.38121622.31.7件105.32喷胶体石里二徽孔炭砖&6020.058131451.4^1.68a16.478a镀金膜、喷胶体石暑SiN砖aIOOOp0-05721037&2-73a17-4082镀金膜、喷胶体石墨门莫来砖Q100(