Bevezetés
A neodímiumötvözetek kulcsfontosságú anyagok a modern, nagy teljesítményű alkalmazásokban. Különösen elektromos motorokban, generátorokban, szélturbinákban, érzékelőkben és merevlemezekben használják őket nagy teljesítményű állandó mágnesek alapanyagaként. A mágneses tulajdonságok mellett a neodímiumötvözetek termofizikai jellemzői is döntő szerepet játszanak. Magas teljesítménysűrűségek és emelkedő üzemi hőmérsékletek mellett a hőterjedési együttható, a Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás és a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség jelentősen befolyásolják az anyag hőviselkedését. Ezek a tulajdonságok elengedhetetlenek a hatékony hőkezeléshez, a helyi túlmelegedés elkerüléséhez, valamint az anyag és a funkció hosszú távú stabilitásának biztosításához.
Különösen fontos itt a hőterjedési együttható ismerete, mivel ez leírja, milyen gyorsan terjed a hőmérséklet-változás az anyagban. A sűrűséggel és a fajlagos hőkapacitással együtt ebből meghatározható a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség – amely központi paraméter a hőterhelésnek kitett alkatrészek tervezésénél.
Módszer és mérési feltételek
A neodímiumötvözet termofizikai tulajdonságait a LFA 717 HyperFlash® HT. A lézeres villanásos elemzés a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség mérésének egyik legelterjedtebb módszere, amelyet nagy pontosság és rövid mérési idő jellemez. A mérés során a minta elülső felületét egy rövid energiimpulzus gerjeszti, és a hátsó felületen bekövetkező hőmérséklet-emelkedést infravörös detektorral, érintés nélkül rögzítik. Matematikai görbeillesztés alapján a mért jelből meghatározzák a hőterjedési együtthatót.
A hőterjedési együtthatón kívül a fajlagos hőkapacitást is LFA-val határozták meg az összehasonlító módszer szerint. Ehhez egy ismert termofizikai tulajdonságokkal rendelkező réz referenciamintát használtak. A hőterjedési együttható, a Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás és a SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség alapján ezután kiszámították a hővezető képességet. A pontos mérési feltételek az 1. táblázatban találhatók.
1. táblázat: Mérési feltételek
| Anyag | Neodim-ötvözet |
| Mintatartó | Ø 8 mm, SiC |
| Hőmérsékletprogram | Szobahőmérséklettől 800 °C-ig; 50 K-es lépésekben |
| Minta méretei | Ø 8 mm, vastagság: 2,8 mm |
| Bevonat | Grafit |
| Hivatkozása Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.cp-re | Tiszta réz |
| Környezet | Argon |
| Fűtési sebesség | 10 K/perc |
| Impulzusenergia | 250 V / 600 μs |
Eredmények és megbeszélés
Az 1. ábra a vizsgált neodímium-ötvözet hőterjedési együtthatóját, Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitását és Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességét mutatja szobahőmérséklettől 800 °C-ig. A hőmérséklet emelkedésével valamennyi termofizikai jellemző növekedési tendenciát mutat. Körülbelül 300 °C és 350 °C közötti tartományban azonban a Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás egyértelmű maximumot mutat, míg a hőterjedési együttható ugyanakkor helyi minimumot képez. Ez a korreláló viselkedés az ötvözet Curie-átalakulásához kapcsolódó átmenetre utal.
Mindkét tulajdonság érzékeny az anyag szerkezeti vagy mágneses változásaira, és lehetővé teszi a releváns hőmérsékleti tartomány egyértelmű azonosítását.
A számított Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség azonban nem mutat kifejezett átmeneti csúcsot, hanem szinte folyamatosan növekszik a teljes mérési tartományban. Ez a viselkedés annak köszönhető, hogy a megnövekedett Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás és a csökkent hőterjedési együttható egymással ellentétes hatásai a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség kiszámításakor nagyrészt kiegyensúlyozzák egymást. Az átmenet hatása ezért a hővezető képességben sokkal kevésbé kifejezett, mint a közvetlenül mért egyes paraméterekben.
Az eredmények azt mutatják, hogy a hőterjedési együttható és a Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás LFA segítségével történő együttes meghatározásával az anyagok termofizikai viselkedése pontosabban értékelhető. Különösen a hőmérséklettől függő anomáliák, például azok, amelyek a Curie-átalakulás közelében jelentkezhetnek, megbízhatóan kimutathatók és értelmezhetők az egyes paraméterek alapján.
Összefoglalás
Ez LFA 717 HyperFlash® HT lehetővé teszi a hő tulajdonságok pontos jellemzését magas hőmérsékleten, különösen a hőterjedési együttható meghatározására szolgáló érintésmentes lézeres villanásos módszer segítségével. Referenciamintákkal és a Density Determination weboldallal kombinálva a Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás és a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség is megbízhatóan meghatározható.