Giriş
Termal difüzivite, özgül ısı ve Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik gibi termofiziksel özellikler, kaba seramiklerin üretimini ve uygulamasını optimize etmek için çok önemli parametrelerdir. Onlarca yıldır, bu özellikler sabit yöntemlerle (örn. korumalı sıcak plaka tekniği) veya ISO 8894'e göre sıcak tel yöntemi gibi standartlaştırılmış geçici tekniklerle belirlenmiştir (bkz. Şekil 1'deki TCT 426). Ancak bu yöntemler large örnek boyutları ve düşük termal iletkenliklerle sınırlıdır. Ayrıca, bu yöntemler çok zaman alıcıdır.
Flaş yöntemleri temassız ölçüm teknikleridir ve yüksek termal iletkenliğe sahip malzemelerle herhangi bir zorluk yaşamadan çalışabilir. Ek olarak, flaş yöntemleri termal difüziviteyi belirlemek için mutlak yöntemlerdir. Modern cihazlar (bkz. Şekil 2'deki LFA 427) genellikle bir malzemenin özgül ısısının eşzamanlı olarak ölçülmesine de izin verir, böylece Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ek ölçümler olmadan belirlenebilir. Flaş yöntemleri small boyutlarına sahip homojen örneklerle sınırlı olduğundan, bu yöntemler homojen olmayan kaba seramiklerin analizinde kullanılmamıştır. Ancak, son teknoloji ürünü son derece hassas sistemler kullanılarak larger numunelerin test edilmesi artık mümkün hale gelmiştir [1]. Buna ek olarak, flaş yöntemlerinin hızlı test süreleri, tuğladan alınan çeşitli numunelerin ölçümlerinin daha fazla çaba gerektirmeden test edilmesine olanak tanır. Burada açıklanan çalışmada, silisyum karbür içeren bir tuğla ve bir magnezya-spinel tuğla üzerinde lazer flaş ve sıcak tel ölçümlerinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ölçümler, malzemenin homojenliğini ve yöntemlerin tekrarlanabilirliğini kontrol etmek için aynı malzemeden birkaç small numune üzerinde gerçekleştirilmiştir.
Test Sonuçları
Şekil 3, LFA 427 ve TCT 426 kullanılarak bir magnezya-spinel tuğla (şekil 4) üzerinde yapılan Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ölçümlerinin sonuçlarını göstermektedir. Kesikli çizgi, iki farklı yöntemden elde edilen birleştirilmiş verilerin ortalama değerlerini (hata çubuğu ±%10) temsil etmektedir. Bağımsız LFA ve TCT ölçümlerinin çoğu değerinin ortalamadan ±%10 aralığında olduğu açıkça görülebilir. Bu, her iki sistemin de yüksek doğruluğunu göstermektedir.
Ayrıca, farklı numuneler arasındaki sapma, magnezya-spinel tuğlanın homojen olmamasına bağlı olarak termal iletkenliğin olası aralığını göstermektedir. Silisyum karbür içeren tuğla üzerindeki LFA ve TCT ölçümlerinin benzer bir karşılaştırması (şekil 6) şekil 5'te gösterilmiştir. Yine, bağımsız ölçüm değerlerinin tümü, iki yöntemden elde edilen verilerin ortalamasının ±%10'u dahilindedir.
Sonuç
İki farklı yöntem olan lazer flaş ve sıcak tel ile elde edilen sonuçlar arasındaki iyi uyum, her iki yöntemin de refrakterleri yüksek doğrulukla analiz etmek için çok uygun olduğunu açıkça göstermektedir. Bununla birlikte, NETZSCH model LFA 427 çeşitli avantajlar sunmaktadır. Test sonuçları hızlı ve yüksek doğrulukla elde edilebilir. Ölçüm hızı small numune boyutlarını telafi eder çünkü daha fazla numune daha yüksek bir numune verimiyle test edilebilir. TCT ölçümleri, büyük numune boyutu ve uzun stabilizasyon süresi nedeniyle çok daha fazla zaman alır. Bununla birlikte, ISO 8894'e göre sıcak tel yöntemi refrakter malzemeler için oldukça talep görmektedir.