如何进行热导率检测？

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：影响涂层热导率的因素很多。温度、显微结构、化学成分、孔隙率等都能显著地改变涂层材料的热导率，属组织敏感参量，目前涂层材料的热导率数值多采用实测的方法获得。由式可知，要想得到热导率λ的值，必须首先知道热扩散率a、比定压热容cp以及密度ρ。λ=acpρ 1.热扩散率的测量方法参照GJB1201.1—1991标准，采用非稳态激光脉冲法进行。

热导率是指单位温度梯度下、单位时间内通过单位面积的热量，它可以直接反映涂层的隔热效果和隔热性能是评估热障涂层性能的一个重要指标。

影响涂层热导率的因素很多。温度、显微结构、化学成分、孔隙率等都能显著地改变涂层材料的热导率，属组织敏感参量，目前涂层材料的热导率数值多采用实测的方法获得。

由于热障涂层应用的环境多是变温的，因此在热障涂层中的热传导都是不稳定的过程或者是非稳态过程。表征非稳态过程中温度传播能力的物理参数称为热扩散率，其表达式为

式中 a——热扩散率（m²/s）；

λ——热导率[W/（m·K）]；

c_p——比定压热容[J/（kg·K）]；

ρ——涂层密度（kg/m³）。

由式（5-25）可知，要想得到热导率λ的值，必须首先知道热扩散率a、比定压热容c_p以及密度ρ。采用非稳态激光脉冲法测出涂层材料的热扩散率a的值，采用DSC差热分析法测量出定比压热容c_p的值，再测出涂层材料的密度，将所得数据代入式（5-25）的变形式（5-26），计算即可得到最终的热导率值。

λ=ac_pρ （5-26）

1.热扩散率的测量方法

参照GJB1201.1—1991标准，采用非稳态激光脉冲法进行。其原理如下：

一个均质不透光的圆片（ϕ10mm×2mm）涂层试样，其正面受到瞬时激光脉冲均匀加热，在绝缘条件下产生背面一维热流，背面温升可由式（5-27）和式（5-28）进行计算。

当T（t）/T_m=0.5时，热扩散率可按式（5-29）进行计算。

式中 T（t）——试样背面温升（K）；

T_m——试样背面最大温升（K）；

t——时间（s）；

δ——涂层厚度（m）；

ω——热损失系数；

t_0.5——试样背面温升达到最大温升T_m的一半时所需的时间（s）。

2.比热容的测量

选用某一标定温度值为比定压热容作为计算热导率用值。使用DSC差热扫描量热仪对样品进行测量。首先测定相同质量的铝制空试样盘的热流速率（dH/dt）对温度T的扫描曲线（空白基线），升温速率为10K/min，氮气流速为20mL/min。然后在相同条件下使用同一试样盘依次测定标准蓝宝石的扫描曲线，根据式（5-30）利用相关比热容软件计算出蓝宝石的比热容。

式中 dH/dt——热流速率（J/s）；

m——试样质量（g）；

c_p——试样的比定压热容[J/（kg·K）]；

dT/dt——程序升温速率（K/min）。

通过蓝宝石测量仪器进行校准以后，就可以利用式（5-30）计算出试样的比定压热容c_p。

如何进行热导率检测？

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