Bevezetés
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 (λ) mellett 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 (a) is fontos termofizikai paraméter. A hővezető képességgel ellentétben, amely a helyhez kötött hőátadást írja le, 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, α, az anyag átmeneti hőátadásának paramétere. 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 kiszámításához 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.cpFajlagos 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 ρ SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség mellett a hővezető képességre, a, is szükség van:
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 csak a kémiai összetételtől függ. A SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség az anyag makroszkopikus szerkezetének (pl. pórusok) függvénye. 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 függ a makroszerkezettől, de részben a minta mikroszerkezetétől is.
A következőkben egy rézminta Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság, amely az instacionárius hővezetés jellemzésére szolgál. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képességét mutatjuk be a szemcseméret függvényében. Általában minél kisebb a szemcseméret (= minél több a szemcsehatár), annál kisebb a Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság, amely az instacionárius hővezetés jellemzésére szolgál. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képesség. Az additív gyártással előállított rézminta szerkezetét a viszonylag rövid fűtési és gyors hűtési ciklusok miatt sok small szemcse és így sok szemcsehatár jellemzi. A minta edzése (1 óra 1000°C-on) lényegesen nagyobb szemcsékkel és így kevesebb szemcsehatárral rendelkező szerkezetet eredményez. A mikroszerkezetek összehasonlítása az 1. ábrán látható.
Mérési feltételek
A két rézminta szobahőmérsékleten mért 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 képességének mérését az LFA 467 HyperFlash® készülékkel végeztük. Az LFA-minták átmérője 12,7 mm, vastagsága pedig 3 mm volt. A mintákat a mérés előtt enyhén, de nem átlátszatlanul grafittal vonták be, hogy javítsák a rézminták emissziós és abszorpciós tulajdonságait.
Mérési eredmények
Az eredményeket az 1. táblázat foglalja össze. Az edzett minta 116,88 mm²/s-os értéke megközelíti a tiszta réz irodalmi értékét, amely 117 mm²/s [1]. A közvetlenül az additív gyártás után készült, kisebb szemcseméretű mikroszerkezetű rézminta jelentősen alacsonyabb, 108,97 mm²/s hődiffúziós tényezőt mutat.
Következtetés
Az LFA egy olyan érintésmentes mérési módszer, amely az érintkezési ellenállások zavaró hatása nélkül képes megbízhatóan feloldani még a small oldalon található különbségeket is, például a mikroszerkezet változásából adódó különbségeket.
Visszaigazolás
Szeretnénk köszönetet mondani az Infinite Flex GmbH-nak a rézminták additív gyártásáért és edzéséért, valamint a Bayreuthi Egyetem Fémtani Tanszékének a mikrofelvételek biztosításáért.
1. táblázat: A tiszta réz különböző szerkezetű hődiffúziós képessége szobahőmérsékleten
| Minta | Termikus diffúziós tényező/mm²/s | Eltérés a tiszta réz irodalmi értékétől |
|---|---|---|
| Réz, közvetlenül az additív gyártás után | 108.97 | -6.8% |
| Réz, edzett (1 óra @ 1000°C) | 116.88 | -0.1% |