Giriş
Termal difüzivitenin (α) LFA ile belirlenmesi, Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite kalınlığın karesi ile orantılı olduğundan numune kalınlığının (d) bilinmesini gerektirir. Bu nedenle, erimiş metallerin LFA ile ölçümü için, ölçüm sırasında numune kalınlığının değişmediğinden emin olunmalıdır.
SiC'den yapılmış erimiş metaller için numune tutucu (maks. 1250°C'ye kadar) bu tür bir ölçüm için kullanılabilir [1]. Metalin içine yerleştirildiği ve safir bir kapakla kapatıldığı safir bir potadan oluşur [1]. Bakırdaki yüksek γCu (T=1058 °C)=1304 mN/m değerinde örneklendiği gibi bazı erimiş metaller yüksek yüzey veya arayüzey gerilimine (γ) sahiptir [2]. Bu yüksek yüzey gerilimi, metallerinErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sırasında damlacıklar oluşturmasına neden olur (Şekil 1). Bu durum numune kalınlığını genişleterek (d0 'dan d1'e) larger temas açısına yol açabilir. Bu nedenle, metal muhtemelen artık safir potanın tabanının tamamını kaplamayabilir ve ışık darbesinin numune boyunca yanıp sönmesine neden olabilir.
Çok yüksek yüzey gerilimine sahip metallerin ölçümü için SiC'den yapılmış yeni numune tutucu idealdir (Şekil 2). Geleneksel numune tutucunun aksine, bu numune tutucunun SiC kapağını tabana vidalayan ve safir kapağın hareket etmemesini sağlayan bir dişi vardır. Böylece metal eriyikte damlacık oluşumunu önlemek mümkündür, böylece tanımlanmış bir kalınlık ve kroze tabanının numune tarafından tamamen ıslatılması sağlanır.
Malzeme ve Ölçüm Koşulları
Kullanılan malzeme ve ölçüm parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.
Tablo 1: Malzeme ve ölçüm parametreleri
| Enstrüman | LFA 467 HT HyperFlash |
| Örnek malzeme | Bakır, saflık: %99,999 |
| Sıcaklık aralığı ve numune tutucu |
|
Sonuçlar ve Tartışma
Yeni numune tutucu, bir bakır numunesi ölçülerek test edilmiştir. Yeni numune tutucudaki bakır numune 25°C'den 1200°C'ye kadar eriyik içinde ölçülmüştür. Numunenin eridiği, termal difüzivitedeki keskin düşüşten anlaşılabilir (Şekil 3) ve bakırınErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime noktası (tepe sıcaklığı) için T=1083°C olan literatür değerine iyi bir şekilde karşılık gelir [3]. Karşılaştırma için, bakır numunesi standart bir alümina numune tutucu (12,7 mm, yuvarlak) ile eriyiğin 25°C ila 800°C altındaki sıcaklık aralığında ölçülmüştür (şekil 3'teki gri elmaslar). Standart numune tutucu ile ölçülen Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite değerleri, literatür değerleri (şekil 3'teki turuncu üçgenler) ve erimiş metaller için yeni numune tutucu ile ölçülen değerler arasındaki sapma, ölçülen tüm sıcaklıklar için %3'ten azdır.
Özet
Oda sıcaklığından 1250°C'ye kadar olan sıcaklık aralığı için SiC'den yapılmış yeni bir numune tutucu geliştirilmiştir; erimiş metallerin ölçümü için idealdir. Vidalanabilir kapak, numune kalınlığının eriyik içinde bile değişmemesini sağlar, bu da termal difüzivitenin doğru bir şekilde belirlenmesi için gereklidir. Bakır üzerinde yapılan ölçümler, standart bir numune tutucu kullanılarak ölçülen sonuçlarla ve ayrıca literatür değerleriyle iyi bir uyum göstermektedir.