| Published: 

Konduktivitas Termal Refraktori Tidak Homogen - Metode LFA Versus Kawat Panas

Pendahuluan

Sifat termofisik seperti Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal, panas spesifik, dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal merupakan parameter penting untuk mengoptimalkan produksi dan aplikasi keramik kasar. Selama beberapa dekade, sifat-sifat tersebut telah ditentukan dari metode stasioner (misalnya, teknik pelat panas terlindung) atau teknik transien standar seperti metode kawat panas menurut ISO 8894 (lihat TCT 426 pada gambar 1). Namun, metode-metode ini terbatas pada large ukuran sampel dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang rendah. Selain itu, metode ini sangat memakan waktu.

Metode flash adalah teknik pengukuran non-kontak dan dapat menangani bahan dengan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang tinggi tanpa kesulitan. Selain itu, metode flash adalah metode mutlak untuk menentukan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal. Instrumen modern (lihat LFA 427 pada gambar 2) sering kali juga memungkinkan pengukuran kalor jenis material secara simultan sehingga Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal dapat ditentukan tanpa pengukuran tambahan. Karena metode flash terbatas pada sampel homogen dengan small dimensi, metode ini belum digunakan untuk menganalisis keramik kasar yang tidak homogen. Namun, dengan menggunakan sistem canggih yang sangat sensitif, pengujian sampel yang lebih besar menjadi mungkin dilakukan sekarang [1]. Selain itu, waktu pengujian yang cepat dari metode flash memungkinkan pengukuran berbagai sampel yang diambil dari batu bata untuk diuji tanpa upaya lebih lanjut. Dalam pekerjaan yang dijelaskan di sini, hasil dari laser flash dan pengukuran kawat panas pada batu bata yang mengandung silikon karbida dan batu bata magnesia-spinel dibandingkan. Pengukuran dilakukan pada beberapa sampel small dari bahan yang sama untuk memeriksa homogenitas bahan dan reproduktifitas metode.

1) NETZSCH TCT 426
2) NETZSCH LFA 427

Hasil Tes

Gambar 3 menggambarkan hasil pengukuran Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal pada batu bata magnesia-spinel (gambar 4) dengan menggunakan LFA 427 dan TCT 426. Garis putus-putus menunjukkan nilai rata-rata (bilah kesalahan ± 10%) dari data gabungan dari dua metode yang berbeda. Dapat dilihat dengan jelas bahwa sebagian besar nilai pengukuran LFA dan TCT yang independen berada dalam kisaran ±10% dari rata-rata. Hal ini menggambarkan akurasi yang tinggi dari kedua sistem.

3) Konduktivitas termal dari batu bata magnesia-spinel; perbandingan hasil uji LFA dan TCT; 10% bilah kesalahan untuk nilai rata-rata semua hasil TCT/LFA.
4) Batu bata Magnesia-spinel (85% MgO, dan 12% Al2O3), diukur dengan TCT 426 (kiri) dan LFA 427 (kanan); 3 sampel LFA dilapisi dengan grafit.

Lebih jauh lagi, deviasi antara sampel yang berbeda menunjukkan kisaran konduktivitas termal yang mungkin terjadi karena ketidakhomogenan bata magnesia-spinel. Perbandingan serupa dari pengukuran LFA dan TCT pada bata yang mengandung silikon karbida (gambar 6) ditunjukkan pada gambar 5. Sekali lagi, nilai pengukuran independen semuanya berada dalam ± 10% dari data rata-rata dari gabungan kedua metode.

5) Konduktivitas termal batu bata yang mengandung silikon karbida; perbandingan hasil LFA dan TCT; bilah kesalahan 10% untuk nilai rata-rata semua hasil TCT/LFA.
6) Batu bata yang mengandung silikon karbida (45% Al2O3, 29% SiO2 dan 25% Sic), diukur dengan TCT 426 (kiri) dan LFA 427 (kanan); 3 sampel LFA dilapisi dengan grafit.

Kesimpulan

Kesepakatan yang baik antara hasil yang diperoleh dengan dua metode yang berbeda laser flash dan hot wire dengan jelas menunjukkan bahwa kedua metode ini sangat cocok untuk menganalisis refraktori dengan akurasi yang tinggi. Akan tetapi, model NETZSCH LFA 427 menawarkan beberapa keuntungan. Hasil pengujian dapat dicapai dengan cepat dan dengan akurasi yang tinggi. Kecepatan pengukuran mengimbangi dimensi sampel small karena lebih banyak sampel dapat diuji dengan throughput sampel yang lebih tinggi. Pengukuran TCT jauh lebih memakan waktu karena dimensi sampel yang besar dan waktu stabilisasi yang lama. Namun, metode hot-wire menurut ISO 8894 sangat dibutuhkan untuk bahan tahan api.

Literature

  1. [1]
    J. Blumm, A. Lindemann: Karakterisasi Sifat Termofisik Keramik Kasar Menggunakan Teknik Laser Flash Transien. J.G. Heinrich and and Aneziris, Proc 10th ECerS Conf, Göller Verlag, Baden-Baden,2007, 205-211, ISBN: 3-87264-022.4