Validierung mit Inconel 600
Einführung
Inconel 600 ist eine bewährte Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, die häufig als Referenzmaterial zur Bestimmung der WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit eingesetzt wird. Ihre Thermische StabilitätEin Material ist thermisch stabil, wenn es sich unter Temperatureinfluss nicht zersetzt. Eine Möglichkeit, die thermische Stabilität einer Substanz zu bestimmen ist die Verwendung eines TGA (thermogravimetrischer Analysator).thermische Stabilität, Oxidationsbeständigkeit und mechanische Festigkeit machen sie ideal für den Einsatz in Kalibrierverfahren. Aus diesem Grund wird der Werkstoff seit vielen Jahren von Forschungsinstituten als Standardmaterial genutzt. Die gute Verfügbarkeit und homogene Materialzusammensetzung tragen zusätzlich zur Eignung als Referenz bei.
Das Guarded Heat Flow Meter (GHFM) ist vor allem zur Bestimmung der WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit von Polymeren bekannt, es können jedoch auch niedrig leitende Metalle mit dieser Technik untersucht werden.
Messbedingungen
Die Wärmeleitfähigkeit wurde mit dem geschützten Wärmeflussmesser (GHFM) TCT 716 Lambda bestimmt.
Bei diesem stationären Verfahren wird eine Probe definierter Dicke zwischen zwei Platten positioniert, die auf unterschiedliche Temperaturen geregelt sind. Dadurch entsteht ein Wärmefluss durch die Probe. Der Wärmestrom wird erfasst, und daraus lässt sich die Wärmeleitfähigkeit berechnen.
Mit dem TCT 716 Lambda, der die simultane Messung zweier Proben zulässt, wurden zwei Inconel 600-Proben mit einem Durchmesser von 51 mm und einer Dicke von etwa 31,8 mm analysiert. Vor der Messung wurden die Proben mit Silikon-Wärmeleitpaste versehen, um den Kontakt zwischen Probe und Platten zu verbessern bzw. um den Grenzflächenwiderstand zu minimieren. Die Messung erfolgte gleichzeitig an beiden Proben im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 300 °C. Während der Prüfung wurde ein Druck von ca. 175 kPa auf die Proben ausgeübt.
Zur Auswertung der Messergebnisse wurde die mit Quarzglas durchgeführte Kalibrierung verwendet.
Tabelle 1: Messparameter
| Methode | GHFM |
|---|---|
| Kalibriermaterial | Quarzglas |
| Proben | Inconel 600 |
| Probendurchmesser | 51 mm |
| Probendicke | 31,8 mm |
| Atmosphäre | Luft |
| Anpresskraft | 175 kPa |
| Temperaturprogramm | RT bis 300 °C in 50 K-Intervallen |
Messergebnisse
Abbildung 1 zeigt die Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Literaturdaten [1]. Beide Proben liegen innerhalb der für Inconel 600 erwarteten erweiterten Messunsicherheit von ca. 4,8 % [2].
Fazit
Die Messergebnisse bestätigen, dass der Guarded Heat Flow Meter TCT 716 Lambda zuverlässig zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit auch an niedrig leitenden Metallen eingesetzt werden kann. Dies unterstreicht die Präzision und Reproduzierbarkeit des Messverfahrens, insbesondere im betrachteten Temperaturbereich. Die erhaltenen Daten zeigen eine gute Übereinstimmung mit Literaturwerten, was die Eignung dieser Methode für thermophysikalische Analysen weiter untermauert.