60 Tahun NETZSCH-Gerätebau: LFA Digunakan untuk Aplikasi Luar Angkasa

"ÖGI terakreditasi sebagai pusat pengujian untuk 26 metode pengujian sesuai dengan EN ISO/IEC 17025. Di laboratorium termofisika, parameter material seperti 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, ekspansi termal, dan kapasitas panas ditentukan hingga suhu yang sangat tinggi. Data ini sangat penting untuk setiap aplikasi pengembangan material, tetapi juga berfungsi sebagai parameter input penting untuk simulasi komputer.

Namun, kisaran material di laboratorium termofisika tidak terbatas pada paduan logam yang dikarakterisasi dalam bentuk padat dan cair. Ini termasuk bahan cetakan berbasis pasir yang digunakan dalam industri pengecoran, bahan bangunan seperti gipsum, berbagai kayu atau bahan berbasis kayu, varietas kaca, dan bahan keramik.

Salah satu prasyarat untuk mencakup berbagai macam bahan adalah memiliki instrumen pengukuran yang sangat andal. Untuk itu, ÖGI telah bekerja sama dengan NETZSCH-Gerätebau selama beberapa dekade. Semua instrumen di laboratorium termofisika ÖGI telah membuktikan diri mereka melalui penggunaan dalam jangka waktu yang sangat lama, biasanya sekitar 20 tahun. Di antaranya adalah dua sistem LFA 427, yang pertama beroperasi di sana sejak tahun 2003 dan yang kedua sejak tahun 2015. Keuntungan lain dari sistem oleh NETZSCH-Gerätebau adalah ketersediaan suku cadang jangka panjang yang dikombinasikan dengan layanan yang sangat baik dan cepat tanggap.

Material untuk Aplikasi Luar Angkasa

Material untuk aplikasi luar angkasa juga telah menjadi bagian penting dari spektrum material ÖGI. ÖGI terlibat dalam berbagai proyek penelitian dan kolaborasi internasional. Berbagai macam material diuji, termasuk paduan logam dan plastik yang diperkuat serat karbon yang digunakan pada satelit dan roket. Setiap minggu, beberapa ton material dari pesawat ruang angkasa yang ditinggalkan memasuki atmosfer Bumi. Masalahnya adalah hancurnya puing-puing pesawat ruang angkasa tersebut secara tidak terkendali. Perjanjian internasional saat ini mengharuskan re-entry yang terkendali atau penilaian risiko untuk kecelakaan yang tidak terkendali untuk setiap lepas landas ke orbit Bumi yang rendah. Simulasi numerik dari pembebanan termal dan mekanis atau pembakaran selama masuk kembali dilakukan untuk penilaian risiko. Untuk meningkatkan kemampuan prediksi, diperlukan data material yang valid hingga suhu yang sangat tinggi atau hingga fase cair. ÖGI telah mampu memberikan kontribusi yang signifikan terhadap karakterisasi bahan-bahan ini.

Akan tetapi, kain keramik dan busa grafit sangat menantang untuk dikarakterisasi. Bahan-bahan ini digunakan sebagai komposit lapisan untuk perisai pelindung panas tiup (Sistem Perlindungan Termal Tiup Tingkat Lanjut) untuk misi Bumi dan Mars di masa depan.

Karena pengetahuan tentang karakteristik material diperlukan untuk suhu yang jauh di atas 1000 ° C, hanya metode laser flash yang dapat digunakan; ini adalah satu-satunya instrumen yang mampu 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 ke dalam kisaran suhu tinggi. Dua sistem LFA 427 dari NETZSCH-Gerätebau digunakan di ÖGI untuk hal ini. Keuntungan metode laser flash tidak hanya terletak pada kisaran suhu yang luas, tetapi juga pada kemampuannya untuk mengukur nilai untuk kain dan busa grafit di bawah tekanan dan atmosfer gas yang berbeda.

Metodologi pengukuran dan evaluasi harus memenuhi tuntutan yang tidak hanya disebabkan oleh masalah seperti produksi sampel yang sesuai, ketebalan kain dan busa grafit yang sulit ditentukan, dan ketidakhomogenan parsial, tetapi juga disebabkan oleh porositas bahan. Pada contoh berikut, busa grafit dan aerogel diuji dalam atmosfer argon. Gambar 3a) menunjukkan sinyal pengukuran (biru) dari waktu ke waktu untuk busa grafit; gambar 3b) untuk aerogel. Karena struktur berpori dari kedua bahan tersebut, pulsa laser tidak lagi sepenuhnya diserap di permukaan. Untuk memperhitungkan Proses PenyerapanPenyerapan adalah proses fisika dan kimia di mana suatu zat (biasanya gas atau cairan) terakumulasi di dalam fase lain atau pada batas fase dua fase. Tergantung pada tempat akumulasi, ada perbedaan antara absorpsi (akumulasi dalam fase) dan adsorpsi (akumulasi pada batas fase).penyerapan pulsa laser dalam struktur pori, model penetrasi dari NETZSCH Proteus^®Perangkat lunak LFA digunakan dalam kedua kasus tersebut. Untuk meminimalkan efek fluks panas parasit, ujung kisaran kurva yang pas (merah) dipilih sesaat setelah maksimum. Dalam kasus bahan radiolusen, seperti aerogel, sinyal awal tidak dipertimbangkan dalam evaluasi.

Bersamaan dengan karakterisasi termofisika dari berbagai kain dan busa grafit, pengukuran termofisika dilengkapi dengan pengujian terkait aplikasi. Untuk menguji kapasitas termal dari komposit berlapis, komposit ini diberi tekanan termal di pengecoran uji ÖGI pada suhu lebih dari 1000 ° C, seperti yang direncanakan untuk pendaratan Mars. Dalam sistem lapisan pelindung termal, termokopel diintegrasikan di antara masing-masing lapisan. Dengan menggunakan wadah grafit dengan lelehan tembaga, komposit lapisan pelindung termal kemudian dapat secara tiba-tiba dibebani secara termal pada suhu sekitar 1100 ° C (gambar 4a)). Suhu di antara lapisan diukur, sehingga memungkinkan penentuan aliran panas melalui sistem lapisan. Untuk isolasi termal dari lingkungan, sistem lapisan ditempatkan selama percobaan ke dalam cetakan, yang terdiri dari bingkai keramik untuk fiksasi dan bahan cetakan berbasis pasir 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 rendah dari printer 3-D internal (gambar 4b)). Hasil pengukuran dari eksperimen ini sangat sesuai dengan simulasi numerik di mana hasil pengukuran LFA untuk masing-masing lapisan pelindung termal diimplementasikan (gambar 5)."

Terima kasih banyak kepada Institut Pengecoran Austria di Leoben untuk laporan yang sangat menarik ini.

Kami menantikan kolaborasi yang sukses selama bertahun-tahun!

Pelajari lebih lanjut tentang LFA 427:

• 

  LFA 427