Wprowadzenie
Właściwości termofizyczne, takie jak dyfuzyjność cieplna, ciepło właściwe i Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.przewodność cieplna, są kluczowymi parametrami dla optymalizacji produkcji i zastosowania ceramiki gruboziarnistej. Przez dziesięciolecia takie właściwości były określane za pomocą metod stacjonarnych (np. technika strzeżonej gorącej płyty) lub znormalizowanych technik przejściowych, takich jak metoda gorącego drutu zgodnie z ISO 8894 (patrz TCT 426 na rysunku 1). Metody te są jednak ograniczone do próbek o rozmiarze large i niskiej przewodności cieplnej. Ponadto metody te są bardzo czasochłonne.
Metody błyskowe są bezkontaktowymi technikami pomiarowymi i mogą bez trudu obsługiwać materiały o wysokiej przewodności cieplnej. Dodatkowo, metody błyskowe są bezwzględnymi metodami określania dyfuzyjności cieplnej. Nowoczesne przyrządy (patrz LFA 427 na rysunku 2) często umożliwiają również jednoczesny pomiar ciepła właściwego materiału, dzięki czemu przewodność cieplną można określić bez dodatkowych pomiarów. Ponieważ metody flash są ograniczone do jednorodnych próbek o wymiarach small, metody te nie były stosowane do analizy niejednorodnej ceramiki gruboziarnistej. Jednak przy użyciu najnowocześniejszych systemów o wysokiej czułości, testowanie próbek larger staje się teraz możliwe [1]. Ponadto szybkie czasy testowania metodami flash pozwalają na pomiary różnych próbek pobranych z cegły bez dodatkowych wysiłków. W pracy opisanej w niniejszym dokumencie porównano wyniki pomiarów laserowych i pomiarów gorącym drutem na cegle zawierającej węglik krzemu i cegle magnezytowo-spinelowej. Pomiary przeprowadzono na kilku próbkach small tego samego materiału w celu sprawdzenia jednorodności materiału i powtarzalności metod.
Wyniki testów
Rysunek 3 przedstawia wyniki pomiarów przewodności cieplnej cegły magnezytowo-szpachlowej (rysunek 4) przy użyciu LFA 427 i TCT 426. Linia przerywana przedstawia średnie wartości (pasek błędów ±10%) połączonych danych z dwóch różnych metod. Wyraźnie widać, że większość wartości niezależnych pomiarów LFA i TCT mieści się w zakresie ±10% od średniej. Ilustruje to wysoką dokładność obu systemów.
Ponadto odchylenie między różnymi próbkami pokazuje możliwy zakres przewodności cieplnej z powodu niejednorodności cegły magnezytowo-spinelowej. Podobne porównanie pomiarów LFA i TCT na cegle zawierającej węglik krzemu (rysunek 6) pokazano na rysunku 5. Ponownie, wszystkie niezależne wartości pomiarowe mieszczą się w zakresie ±10% uśrednionych danych z dwóch połączonych metod.
Wnioski
Dobra zgodność między wynikami uzyskanymi za pomocą dwóch różnych metod: laserowej lampy błyskowej i gorącego drutu wyraźnie pokazuje, że obie metody są bardzo odpowiednie do analizy materiałów ogniotrwałych z dużą dokładnością. Model NETZSCH LFA 427 oferuje jednak kilka zalet. Wyniki testów można uzyskać szybko i z wysoką dokładnością. Szybkość pomiaru rekompensuje wymiary próbki small, ponieważ więcej próbek może być badanych z większą przepustowością. Pomiary TCT są znacznie bardziej czasochłonne ze względu na duże wymiary próbki i długi czas stabilizacji. Jednak metoda gorącego drutu zgodnie z normą ISO 8894 jest bardzo pożądana w przypadku materiałów ogniotrwałych.