Pendahuluan
Untuk pengukuran LFA, diperlukan ketebalan sampel yang ditentukan. 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 (a) sebanding dengan kuadrat ketebalan sampel (d): a ~ d². Hal ini menuntut presisi tinggi untuk mendapatkan nilai ketebalan yang tepat. Selain itu, aliran panas melalui dinding wadah luar pada arah aksial dapat menjadi hal yang penting untuk pemegang sampel cairan. Selain itu, pengukuran pada lelehan logam dapat merusak tempat sampel. Untuk mengatasi masalah-masalah kritis ini, tempat sampel baru khusus untuk "logam cair "* dikembangkan (gambar 1). Desain khusus, dengan beberapa bagian yang terbuat dari baja tahan karat atau SiC dan bagian dalam yang terbuat dari safir, memungkinkan pengukuran dengan sinyal pendeteksi IR yang sangat baik dan oleh karena itu presisi tinggi. Logam ditempatkan dalam wadah safir yang ditutup dengan penutup safir di atasnya. Ketebalan sampel yang ditentukan dalam lelehan diwujudkan dengan menempatkan massa tambahan di atas tutup safir. Hal ini memastikan posisi tutup yang fleksibel dalam hal ketinggian dan mencegah kerusakan pada bagian safir yang diakibatkan oleh ekspansi termal aksial logam.
*Dalam konteks ini, istilah "logam cair" mengacu pada tempat sampel yang memfasilitasi pengukuran pada suhu yang melebihi Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh logam.
Kondisi Pengujian
- Bahan: Paduan aluminium
- Instrumen: LFA 467 HT HyperFlash/ DSC 404 F1 Pegaus
- Kisaran suhu: 450 ° C → 750 ° C → 450 ° C
- Tempat sampel: Untuk cairan dan logam; terbuat dari safir; dalam versi SiC, baja tahan karat (hingga 750°C) dan versi SiC (hingga 1250°C)
- Kisaran suhu: 450°C → 750°C → 450°C
- Ketebalan sampel: 1,5 mm
- Persiapan permukaan sampel: Lapisan grafit tipis
Hasil Pengukuran
Kesesuaian tempat sampel baru untuk cairan yang digunakan bersama dengan LFA 467 HT diperiksa melalui serangkaian pengukuran pada paduan aluminium. Sebelum uji LFA, pengukuran DSC tambahan dilakukan. Gambar 2 menggambarkan Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase selama pemanasan dan pendinginan dalam DSC. Selama pemanasan (kurva hitam), peleburan multi-langkah dari paduan dimulai pada 558 ° C (onset, suhu solidus) dengan suhu puncak pada 569 ° C dan 600 ° C. Langkah terakhir selesai pada suhu 623°C (suhu liquidus). Sedikit efek sub-pendinginan dapat dilihat pada siklus pendinginan (garis hijau putus-putus). Proses KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi dimulai antara 610°C dan 600°C, kira-kira 10-15 K di bawah suhu liquidus yang ditentukan selama pemanasan. KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.Kristalisasi berakhir pada suhu 535°C.
Digambarkan pada gambar 3 adalah 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 dari paduan aluminium selama pemanasan dan pendinginan (pengukuran LFA). Nilai-nilai selama peleburan dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi berada dalam kesepakatan yang sangat baik, yang mengindikasikan bahwa detektor IR memiliki stabilitas sinyal yang sangat baik dan kondisinya stabil baik di dalam maupun di luar Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase (mis., ketebalan film logam cair/padat yang konstan). Suhu solidus terdeteksi antara 550°C dan 575°C (sebagai perbandingan, DSC: 558°C) dan suhu liquidus antara 600°C dan 625°C (sebagai perbandingan, DSC: 623°C). Kesepakatan yang baik antara dua instrumen independen menunjukkan akurasi suhu yang tinggi dari LFA 467 HT.
Perhitungan 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 λ(T) didasarkan pada persamaan berikut:
di mana
ρ = massa jenis
α = 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
Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp = Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik
KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. Kepadatan, ρ, dapat ditentukan pada suhu kamar berdasarkan volume dan massa. Untuk hasil yang tepat, dilatometer dapat digunakan untuk mempertimbangkan ekspansi termal dan perubahan densitas yang bergantung pada suhu. Kurva DSC Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp*(T) yang diukur/dihitung mengandung kontribusi entalpi perubahan fase Δhphase dan dapat digambarkan sebagai:
Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp* dT = Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp dT + dhphase
Untuk mendapatkan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik "sebenarnya" cp(T) yang diperlukan untuk perhitungan 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, entalpi perubahan fasa harus dikurangi:
cp dT = cp * dT - dhphase
Hal ini biasanya dilakukan dengan interpolasi linier pada rentang Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase.
Gambar 4 menyajikan sifat termofisika dari paduan aluminium termasuk 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 dihitung untuk Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas.transisi fase padat-cair.
Ringkasan
NETZSCH mengembangkan tempat sampel baru untuk "logam cair "* untuk LFA 467 HT HyperFlash® yang dapat dikirim dalam dua versi, masing-masing dapat digunakan hingga 750 ° C dan 1250 ° C. Pengukuran pada paduan aluminium cair dengan jelas menunjukkan kemampuan reproduksi yang tinggi dari hasil selama pemanasan (peleburan) dan pendinginan (KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi). Desain khusus tempat sampel memastikan ketebalan sampel yang konstan selama peleburan. Pada saat yang sama, ini mencegah tekanan mekanis pada bagian safir yang dihasilkan dari ekspansi termal. Berkat stabilitas sinyal yang sangat baik, presisi tinggi dengan hamburan rendah dapat dicapai. Selain itu, kesepakatan yang baik dengan hasil DSC diperoleh dan suhu Transisi FaseIstilah transisi fase (atau perubahan fase) paling sering digunakan untuk menggambarkan transisi antara keadaan padat, cair dan gas. transisi fase yang terdeteksi semuanya dalam kisaran yang diharapkan.
*Dalam konteks ini, istilah "logam cair" mengacu ke pemegang sampel yang memfasilitasi pengukuran pada suhu yang melebihi Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh logam.