Difusividad térmica de los metales en función del tamaño de grano

Introducción

Junto con la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica, λ, la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica, a, es un parámetro termofísico importante. A diferencia de la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica, que describe la transferencia de calor estacionaria, la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica, α, es un parámetro para la transferencia de calor transitoria de un material. Para calcular la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica, además de la Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.capacidad calorífica específica, _{Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.cp}, y la DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad, ρ , se requiere la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica, a:

λ = _{α-Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.cp-ρ}

La Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.capacidad calorífica específica sólo depende de la composición química. La DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad depende de la estructura macroscópica del material (por ejemplo, los poros). La Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica depende de la macroestructura, pero también en parte de la microestructura de una muestra.

A continuación se muestra la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica de una muestra de cobre en función del tamaño de grano. Por regla general, cuanto menor sea el tamaño de grano (= más límites de grano), menor será la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica. La estructura de una muestra de cobre producida mediante fabricación aditiva se caracteriza por muchos granos small y, por tanto, muchos límites de grano, debido a los ciclos relativamente cortos de calentamiento y enfriamiento rápido. Al templar la muestra (1 h a 1000°C) se obtiene una estructura con granos significativamente más grandes y, por tanto, con menos límites de grano. En la figura 1 se comparan las microestructuras.

Condiciones de medición

La medición de la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica a temperatura ambiente de las dos muestras de cobre se realizó con el LFA 467 HyperFlash^®. Las muestras del LFA tenían un diámetro de 12,7 mm y un grosor de 3 mm. Las muestras se recubrieron ligeramente, pero no de forma opaca, con grafito antes de la medición para mejorar las propiedades de emisión y absorción de las muestras de cobre.

Resultados de las mediciones

Los resultados se resumen en la tabla 1. La muestra templada, con una difusividad de 116,88 mm²/s, se aproxima al valor publicado para el cobre puro, con 117 mm²/s [1]. La muestra de cobre directamente después de la fabricación aditiva, con una microestructura de grano más pequeño, muestra una Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica significativamente menor, de 108,97 mm²/s.

Conclusión

El AGL es un método de medición sin contacto que puede resolver de forma fiable incluso diferencias de small, como las causadas por un cambio en la microestructura, sin la influencia perturbadora de las resistencias de contacto.

Agradecimiento

Nos gustaría dar las gracias a Infinite Flex GmbH por la fabricación aditiva y el templado de las muestras de cobre y a la Universidad de Bayreuth, Departamento de Metales, por facilitarnos las micrografías.

Tabla 1: Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.Difusividad térmica del cobre puro con diferentes estructuras a temperatura ambiente