陶瓷材料热物性测试方法_行业资讯【科众陶瓷】

陶瓷材料导热系数的测试方法很多，如果按热流的状态，一般可分为稳态法和非稳态法两种：也有人把它分为稳态法、准稳态法和非稳态法三种。在稳态法测试中，试样内温度分布是不随时间而变化的稳态温度场。当试样达到热平衡后，测定通过试样单位面积上的热流速率和试样热流方向上的温度梯度以及试样的几何尺寸等，根据傅立叶定律直接测定导热系数。

(l)陶瓷材料稳态法

傅立叶定律以及由该定律推演出的各种典型几何形状（陶瓷板、陶瓷圆棒和陶瓷管等）物体的稳定导热计算公式，是测定导热系数的稳态法的物理基础。

一般来说，在测定导热系数时，要得到一个建立物理模型时所做的假设相符合的热流图像。通常采用下面三种途径：
①设汁一种装置，把热流约束存规定的方向；
②设计各种形状的试样，以得到便于作数学描述的热流图像；
③推导出相应的数学公式以描述便于制备的试样中的热流图像。
采用上述的不同途径，又可把稳态法分成两大类：纵向热流法和径向热流法。

①在纵向热流法中，通常使用防热套使热流约束在一定方向上。防热套和待测试样的温度梯度相同，能防止或大大减少试样的径向或侧向热损，从而能够测出试样内仅仅等于单向热流所产生的温度梯度。

②在径向热流法中，通常使用一个能完全包围住热源的试样。如果试样和热源设计得当，热流将以匀称的图像自中心向外流出。这个体系通常是由一个无限圆柱体（长度比直径大得多的圆柱体）试样，将一个无限圆柱体热源包围而构成的；或者由一个中空的球体或回转椭圆体试样，将一个同样形状的热源包围构成。这种方法的特点是便于对热流图像作数学描述。用稳态法测定待测样品导热系数的热流速率问题时，解决的途径通常有四种：

①测定流过试样的热量；

②测定用来加热试样的热量；

③同时测定全部的或部分的输入热量和试样损失的热量；

④使热量等同地通过待测样品以及与之串接的已知导热系数的标准样品（参考试样），这时标准样品实际七起着卡计的作用，这就是常用的比较法。

在稳态法中无论采用哪种方法，都必须使主发热器产生的热量全部流过试样，热流线应垂直于试样的横截面，整个系统应达到稳定的热平衡状态，在二次仪表允许的条件下，应使试样上待测的温差尽可能小些。与非稳态法相比，导热系数的稳态测试方法的主要缺点是测试周期长，因此，近几十年来很多研究者都为克服或改善这个不足而进行-r很多有关的研究工作。考虑到无机非金属材料中有一部分材料的导热系数比较大，已接近于金属，如石墨、氮化硅和碳化硅等，有的材料如石墨等又是电导体，因此对这类材料导热系数的测试大都用金属材料导热系数的测试方法和装置。

在非稳态法测试中，试样的温度分布随时间而变化。测试时，通常是使试样的某一部分温度作突然的或周期的变化，而在试样的另一部分测量温度随时间的变化速率，进而直接测出试样的导温系数或热扩散率a，再通过式(1-2)求出导热系数;

(2)陶瓷材料非稳态法

非稳态测试在原理上与稳态法的根本差别在于，前者在测试过程中试样的温度分布是随时间而变化的。实际测试时，通常使试样的某一部分温度作周期的或者突然的变化，而在试样的另一部分测量温度随时间的变化速率，再根据由特定的边界条件所推导出的不稳定导热方程式的解，计算出导温系数。

非稳态法的最大特点（也是它的优点）有两个：一是测试周期短。通常只需要几分钟甚至几秒钟，就可完成稳态法需要几个小时才能测出的实验结果。二是非稳定法中的不少测试方法，通常有可能同时测出导温系数、导热系数和比热的数据。

其缺点是：非稳态法中的大多数方法的测试误差通常要比大多数稳态法略大一些。主要原因是：在测试过程中往往很难完全满足非稳态所要求的边界条件；而且由此引进的误差不像稳态法那样易于作数学上的描述和计算。此外在大多数情况下，它所要求的二次仪表要比稳态法精密和复杂些。

非稳态法的分类方法很多。按测试过程中热流的方向可分为径向热流法和纵向热流法；按测试过程中所处的边界条件可分为在第二类边界条件下的恒流法，第三类边界条件下的正常状况法等。

地址：http://www.taocibang.cn/zixun/540.html
本文“陶瓷材料热物性测试方法”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2020-04-23 15:59:10
科众陶瓷是专业的工业陶瓷加工生产厂家，可来图来样按需定制，陶瓷加工保证质量、交期准时！

有疑问请点击咨询客服