Introduzione
Le proprietà termofisiche, come la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica, il calore specifico e la conducibilità termica, sono parametri cruciali per ottimizzare la produzione e l'applicazione di ceramiche grossolane. Per decenni, tali proprietà sono state determinate con metodi stazionari (ad esempio, la tecnica della piastra calda protetta) o con tecniche transitorie standardizzate, come il metodo del filo caldo secondo la norma ISO 8894 (vedi TCT 426 in figura 1). Tuttavia, questi metodi sono limitati alle dimensioni del campione large e alle basse conduttività termiche. Inoltre, questi metodi richiedono molto tempo.
I metodi flash sono tecniche di misura senza contatto e possono gestire senza problemi materiali ad alta conducibilità termica. Inoltre, i metodi flash sono metodi assoluti per determinare la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica. Gli strumenti moderni (si veda l'LFA 427 nella figura 2) spesso consentono anche la misurazione simultanea del calore specifico di un materiale, in modo da determinare la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica senza ulteriori misure. Poiché i metodi flash sono limitati a campioni omogenei con dimensioni small, questi metodi non sono stati utilizzati per analizzare ceramiche grossolane non omogenee. Tuttavia, utilizzando i più moderni sistemi ad alta sensibilità, è ora possibile analizzare campioni di larger [1]. Inoltre, i rapidi tempi di analisi dei metodi flash consentono di testare diversi campioni prelevati dal mattone senza ulteriori sforzi. Nel lavoro qui descritto, vengono confrontati i risultati delle misurazioni laser flash e a filo caldo su un mattone contenente carburo di silicio e un mattone di magnesia-spinello. Le misure sono state effettuate su diversi campioni small dello stesso materiale per verificare l'omogeneità del materiale e la riproducibilità dei metodi.
Risultati del test
La figura 3 illustra i risultati delle misure di conducibilità termica su un mattone di magnesia-spinello (figura 4) utilizzando l'LFA 427 e il TCT 426. La linea tratteggiata rappresenta i valori medi (barra di errore ±10%) dei dati combinati dei due diversi metodi. Si può chiaramente notare che la maggior parte dei valori delle misurazioni indipendenti di LFA e TCT rientrano nell'intervallo ±10% rispetto alla media. Ciò dimostra l'elevata precisione di entrambi i sistemi.
Inoltre, la deviazione tra i diversi campioni mostra il possibile intervallo di conducibilità termica dovuto alla disomogeneità del mattone di magnesia-spinello. Un confronto simile tra le misure LFA e TCT su mattoni contenenti carburo di silicio (figura 6) è mostrato nella figura 5. Anche in questo caso, i valori delle misure indipendenti sono tutti all'interno del ±% della media dei mattoni di magnesia-spinello. Anche in questo caso, i valori delle misure indipendenti sono tutti compresi entro il ±10% della media dei dati dei due metodi combinati.
Conclusione
Il buon accordo tra i risultati ottenuti con i due metodi laser flash e filo caldo mostra chiaramente che entrambi i metodi sono molto adatti per analizzare i refrattari con un'elevata precisione. Il modello NETZSCH LFA 427, tuttavia, offre diversi vantaggi. I risultati del test possono essere ottenuti rapidamente e con un'elevata precisione. La velocità di misura compensa le dimensioni del campione small, in quanto è possibile analizzare un maggior numero di campioni con una maggiore produttività. Le misure TCT richiedono molto più tempo a causa delle enormi dimensioni del campione e del lungo tempo di stabilizzazione. Tuttavia, il metodo a filo caldo secondo la norma ISO 8894 è molto richiesto per i materiali refrattari.