Näytteenottokotelo "Liquid Metals "* (Sapphire)
Kehitysaikojen ja -kustannusten lyhentäminen, valmistusprosessien optimointi ja pienemmät massat huolimatta lämpökuormitettujen komponenttien yhä korkeammista vaatimuksista ovat autoteollisuuden tärkeitä tavoitteita. Numeerisia simulaatioita käytetään esimerkiksi ennustamaan lämpötilan jakautumista moottorin komponenttien sisällä valuprosessin aikana.
Perusedellytyksenä tälle on valumateriaalin termofysikaalisten ominaisuuksien tunteminen koko lämpötila-alueella. Tässä sovellusmuistiossa esitellään valuraudan termofysikaalisten ominaisuuksien mittaustuloksia. LFA-mittaukset suoritettiin käyttämällä erityistä safiirisäiliötä "nestemäisten metallien "* mittauksia varten. Safiirisäiliö takaa nesteen määritellyt mitat.
*Tässä yhteydessä termi "nestemäiset metallit" viittaa näyteastioihin, jotka mahdollistavat mittaukset metallien sulamispisteen ylittävissä lämpötiloissa.
Mittausolosuhteet
- Lämpötila-alue: 1400°C
- Näytteenpidin: Sapphire nesteitä varten meatls
- Näytteen paksuus: 1,5 mm
- Näytteen pintakäsittely: Hiekkapuhallettu
- Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp DSC:stä, käytetty standardi: Sapphire
Tulokset
Lämpödiffuusiokyky ja ominaislämpö (mitattuna DSC:llä) osoittavat tyypillistä käyttäytymistä, jossa on huippuja Curie-siirtymässä (2. kertaluvun faasisiirtymä). LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.Lämmönjohtavuus pienenee lähes jatkuvasti sulaan asti. Lämpödiffuusiokyvyssä/johtavuudessa havaittiin tyypillinen askel faasimuutoksessa (kiinteä/neste) yli 1150 °C:n lämpötilassa. Tämä johtuu siitä, että ristikkorakenne romahtaa faasimuutoksen aikana. Esimerkki osoittaa selvästi, että LFA-menetelmä ei rajoitu kiinteisiin materiaaleihin, joilla on määritellyt mitat. Nestemäisille metalleille tarkoitetun näytetelineen avulla rautaseosten mittaaminen on mahdollista myös nestemäisessä faasissa.
Esimerkki osoittaa selvästi, että LFA-menetelmä ei rajoitu kiinteisiin materiaaleihin, joilla on määritellyt mitat. Nestemäisille metalleille tarkoitetun näytteenottimen avulla rautaseosten mittaaminen on mahdollista myös nestemäisessä faasissa.
