Въведение
Термофизичните свойства, като топлинна дифузия, специфична топлина и топлопроводимост, са ключови параметри за оптимизиране на производството и приложението на грубата керамика. В продължение на десетилетия тези свойства са определяни чрез стационарни методи (например техниката на охраняваната гореща плоча) или стандартизирани преходни техники, като метода на горещата жица съгласно ISO 8894 (вж. TCT 426 на фигура 1). Тези методи обаче са ограничени до large размери на пробите и ниска топлопроводимост. Освен това тези методи отнемат много време.
Методите на светкавицата са безконтактни измервателни техники и могат да работят без затруднения с материали с висока топлопроводимост. Освен това светкавичните методи са абсолютни методи за определяне на топлинната дифузия. Съвременните уреди (вж. LFA 427 на фигура 2) често позволяват и едновременното измерване на специфичната топлина на материала, така че топлопроводимостта може да се определи без допълнителни измервания. Тъй като светкавичните методи са ограничени до хомогенни проби с размери small, тези методи не са използвани за анализ на нехомогенна груба керамика. Въпреки това, с помощта на най-съвременните високочувствителни системи, изследването на по-големи образци вече става възможно [1]. Освен това бързото време за изпитване на светкавичните методи позволява да се тестват измервания на различни проби, взети от тухлата, без допълнителни усилия. В работата, описана тук, са сравнени резултатите от лазерните светкавични и горещопроводните измервания върху тухла, съдържаща силициев карбид, и магнезиево-шпинелна тухла. Измерванията са проведени върху няколко small проби от същия материал, за да се провери хомогенността на материала и възпроизводимостта на методите.
Резултати от тестовете
На фигура 3 са представени резултатите от измерванията на топлопроводимостта на магнезиево-шпинелна тухла (фигура 4) с помощта на LFA 427 и TCT 426. Прекъснатата линия представя средните стойности (грешка ±10 %) на комбинираните данни от двата различни метода. Ясно се вижда, че повечето стойности на независимите измервания на LFA и TCT са в рамките на ±10 % от средната стойност. Това илюстрира високата точност на двете системи.
Освен това отклонението между различните образци показва възможния диапазон на топлопроводимостта, дължащ се на нееднородността на магнезиево-шпинелната тухла. Подобно сравнение на измерванията на LFA и TCT върху тухла, съдържаща силициев карбид (фигура 6), е показано на фигура 5. Отново всички стойности от независимите измервания са в рамките на ±10 % от осреднените данни от двата комбинирани метода.
Заключение
Доброто съответствие между резултатите, получени чрез двата различни метода - лазерна светкавица и гореща тел, ясно показва, че и двата метода са много подходящи за анализ на огнеупорни материали с висока точност. Моделът LFA 427 на NETZSCH обаче предлага няколко предимства. Резултатите от изпитването могат да бъдат получени бързо и с висока точност. Бързината на измерване компенсира размерите на small пробата, тъй като могат да се тестват повече проби с по-голяма производителност. Измерванията с TCT отнемат много повече време поради огромния размер на пробата и дългото време за стабилизиране. Въпреки това методът с гореща жица съгласно ISO 8894 е много търсен за огнеупорни материали.