インコネル600によるバリデーション
はじめに
インコネル600は実績のあるニッケル-クロム-鉄合金で、熱伝導率を測定するための標準物質としてよく使用されます。熱安定性、耐酸化性、機械的強度が高く、校正手順での使用に最適です。このため、長年にわたり研究機関で標準材料として使用されてきました。また、入手が容易で組成が均一であることも、標準物質として適している理由です。
ガード付き熱伝導率計（GHFM）は、ポリマーの熱伝導率を測定するために最もよく知られていますが、低伝導金属もこの技術を使って研究することができます。
測定条件
熱伝導率は、TCT 716 Lambda ガード付き熱流計（GHFM）を用いて測定した。この定置法では、定められた厚さの試料を、異なる温度に加熱された2枚のプレートの間に置く。これにより、試料に熱流が生じます。熱流は検出され、熱伝導率が算出される。
2つの試料を同時に測定できるTCT 716 Lambda 、直径51 mm、厚さ約31.8 mmのインコネル600試料2個を分析しました。測定に先立ち、試料とプレートの接触を改善し、接触熱抵抗を最小限に抑えるため、試料はシリコン・グリースでコーティングされた。測定は、室温から300℃の温度範囲で、両方の試料に対して同時に行った。試験中、試料には約175kPaの圧力が加えられた。
測定結果の評価には、石英ガラス校正を用いた。
表1：測定パラメータ
| 測定方法 | GHFM |
|---|---|
| 校正材料 | 石英ガラス |
| 試料 | インコネル600 |
| 試料直径 | 51 mm |
| 試料厚さ | 31.8 mm |
| 雰囲気 | 空気 |
| 接触圧力 | 175 kPa |
| 温度プログラム | 室温～300℃（50K間隔 |
測定結果
図1に、文献データ[1]と比較した熱伝導率を示します。どちらの試料も、インコネル 600 [2]に期待される約4.8%の拡張測定の不確かさの範囲内にあります。
結論
測定結果は、TCT 716 Lambda ガード付き熱流計を使用することで、低導電性金属であっても熱伝導率を確実に測定できることを裏付けています。このことは、特に対象とする温度範囲において、この測定方法の精度と再現性を強調しています。得られたデータは文献値と良い一致を示しており、この方法が熱物理分析に適していることをさらに裏付けています。