Inledning
Termofysikaliska egenskaper som värmediffusivitet, specifik värme och Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga är avgörande parametrar för att optimera produktion och användning av grova keramer. I årtionden har sådana egenskaper bestämts med stationära metoder (t.ex. tekniken med bevakad värmeplatta) eller standardiserade transienta tekniker som t.ex. metoden med heta trådar enligt ISO 8894 (se TCT 426 i figur 1). Dessa metoder är dock begränsade till large provstorlekar och låga värmeledningsförmågor. Dessutom är dessa metoder mycket tidskrävande.
Flash-metoder är beröringsfria mättekniker och kan utan problem hantera material med hög Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Dessutom är flashmetoder absoluta metoder för bestämning av värmediffusivitet. Moderna instrument (se LFA 427 i figur 2) gör det ofta möjligt att samtidigt mäta ett materials specifika värme, så att värmeledningsförmågan kan bestämmas utan ytterligare mätningar. Eftersom flashmetoder är begränsade till homogena prover med small dimensioner har dessa metoder inte använts för att analysera inhomogena grova keramer. Men med hjälp av de senaste högkänsliga systemen är det nu möjligt att testa större prover [1]. Dessutom gör de snabba testtiderna för flashmetoderna att mätningar av olika prover som tagits från tegelstenen kan testas utan ytterligare ansträngningar. I det arbete som beskrivs här jämförs resultaten från laserblixt- och hettrådsmätningar på en kiselkarbidinnehållande tegelsten och en magnesia-spinelsten. Mätningar utfördes på flera small prover av samma material för att kontrollera materialets homogenitet och metodernas reproducerbarhet.
Testresultat
I figur 3 visas resultaten av mätningar av värmeledningsförmågan på en tegelsten av magnesia-spinell (figur 4) med LFA 427 och TCT 426. Den streckade linjen representerar medelvärdena (felmarginal ±10%) av kombinerade data från de två olika metoderna. Man kan tydligt se att de flesta värdena för oberoende LFA- och TCT-mätningar ligger inom intervallet ±10% från medelvärdet. Detta illustrerar den höga noggrannheten hos båda systemen.
Dessutom visar avvikelsen mellan de olika proverna det möjliga intervallet för värmeledningsförmågan på grund av inhomogeniteten hos magnesia-spinelstenen. En liknande jämförelse av LFA- och TCT-mätningar på kiselkarbidinnehållande tegelstenar (figur 6) visas i figur 5. Återigen ligger de oberoende mätvärdena alla inom ±10% av medelvärdet från de två metoderna tillsammans.
Slutsats
Den goda överensstämmelsen mellan de resultat som erhållits med de två olika metoderna laserblixt och hettråd visar tydligt att båda metoderna är mycket lämpliga för att analysera eldfasta material med hög noggrannhet. Modellen NETZSCH LFA 427 erbjuder dock flera fördelar. Testresultaten kan erhållas snabbt och med hög noggrannhet. Mäthastigheten kompenserar för small provdimensionerna eftersom fler prover kan testas med en högre provgenomströmning. TCT-mätningar är mycket mer tidskrävande på grund av den enorma provdimensionen och den långa stabiliseringstiden. Hot-wire-metoden enligt ISO 8894 är dock mycket efterfrågad för eldfasta material.