Úvod
Termofyzikální vlastnosti, jako je Tepelná difuzivitaTepelná difuzivita (a s jednotkou mm2/s) je specifická vlastnost materiálu, která charakterizuje nestacionární vedení tepla. Tato hodnota popisuje, jak rychle materiál reaguje na změnu teploty.tepelná difuzivita, měrné teplo a Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost, jsou zásadními parametry pro optimalizaci výroby a použití hrubé keramiky. Po desetiletí se tyto vlastnosti stanovovaly stacionárními metodami (např. technikou hlídané horké desky) nebo standardizovanými přechodovými technikami, jako je metoda horkého drátu podle ISO 8894 (viz TCT 426 na obrázku 1). Tyto metody jsou však omezeny na velikost vzorků large a nízkou tepelnou vodivost. Kromě toho jsou tyto metody časově velmi náročné.
Bleskové metody jsou bezkontaktní měřicí techniky a bez problémů si poradí s materiály s vysokou tepelnou vodivostí. Kromě toho jsou bleskové metody absolutními metodami pro stanovení tepelné difuzivity. Moderní přístroje (viz LFA 427 na obrázku 2) často umožňují také současné měření měrného tepla materiálu, takže tepelnou vodivost lze stanovit bez dalších měření. Vzhledem k tomu, že bleskové metody jsou omezeny na homogenní vzorky s rozměry small, nebyly tyto metody použity pro analýzu nehomogenní hrubé keramiky. S využitím nejmodernějších vysoce citlivých systémů je však nyní možné testovat i větší vzorky [1]. Kromě toho rychlé časy testování bleskových metod umožňují bez dalšího úsilí testovat měření různých vzorků odebraných z cihly. V popisované práci jsou porovnávány výsledky z laserového zábleskového měření a měření metodou žhavého drátu na cihle obsahující karbid křemíku a na cihle obsahující magnesium-špinel. Měření byla provedena na několika small vzorcích stejného materiálu, aby se ověřila homogenita materiálu a reprodukovatelnost metod.
Výsledky testů
Na obrázku 3 jsou znázorněny výsledky měření tepelné vodivosti na magnezitovo-špalíkové cihle (obrázek 4) pomocí přístrojů LFA 427 a TCT 426. Přerušovaná čára znázorňuje průměrné hodnoty (chybová úsečka ±10 %) kombinovaných dat z obou různých metod. Je jasně vidět, že většina hodnot nezávislých měření LFA a TCT se pohybuje v rozmezí ±10 % od průměru. To dokládá vysokou přesnost obou systémů.
Odchylky mezi jednotlivými vzorky navíc ukazují možný rozsah tepelné vodivosti v důsledku nehomogenity magnesiovo-špinelové cihly. Podobné srovnání měření LFA a TCT na cihle obsahující karbid křemíku (obr. 6) je znázorněno na obr. 5. Opět platí, že všechny hodnoty nezávislých měření se pohybují v rozmezí ±10 % zprůměrovaných údajů z obou metod dohromady.
Závěr
Dobrá shoda mezi výsledky získanými dvěma různými metodami laserového záblesku a žhavého drátu jasně ukazuje, že obě metody jsou velmi vhodné pro analýzu žáruvzdorných materiálů s vysokou přesností. Model NETZSCH LFA 427 však nabízí několik výhod. Výsledky zkoušek lze získat rychle a s vysokou přesností. Rychlost měření kompenzuje rozměry vzorku small, protože lze testovat více vzorků s vyšší průchodností. Měření TCT je mnohem časově náročnější kvůli obrovskému rozměru vzorku a dlouhé době stabilizace. Metoda žhavého drátu podle normy ISO 8894 je však u žáruvzdorných materiálů velmi žádaná.