陶瓷材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法很多，如果按熱流的狀態(tài)，一般可分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩種：也有人把它分為穩(wěn)態(tài)法、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法三種。在穩(wěn)態(tài)法測(cè)試中，試樣內(nèi)溫度分布是不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。當(dāng)試樣達(dá)到熱平衡后，測(cè)定通過(guò)試樣單位面積上的熱流速率和試樣熱流方向上的溫度梯度以及試樣的幾何尺寸等，根據(jù)傅立葉定律直接測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)。
(l)陶瓷材料穩(wěn)態(tài)法
傅立葉定律以及由該定律推演出的各種典型幾何形狀（陶瓷板、陶瓷圓棒和陶瓷管等）物體的穩(wěn)定導(dǎo)熱計(jì)算公式，是測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的穩(wěn)態(tài)法的物理基礎(chǔ)。
一般來(lái)說(shuō)，在測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，要得到一個(gè)建立物理模型時(shí)所做的假設(shè)相符合的熱流圖像。通常采用下面三種途徑：
①設(shè)汁一種裝置，把熱流約束存規(guī)定的方向；
②設(shè)計(jì)各種形狀的試樣，以得到便于作數(shù)學(xué)描述的熱流圖像；
③推導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式以描述便于制備的試樣中的熱流圖像。
采用上述的不同途徑，又可把穩(wěn)態(tài)法分成兩大類(lèi)：縱向熱流法和徑向熱流法。
①設(shè)汁一種裝置，把熱流約束存規(guī)定的方向；
②設(shè)計(jì)各種形狀的試樣，以得到便于作數(shù)學(xué)描述的熱流圖像；
③推導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式以描述便于制備的試樣中的熱流圖像。
采用上述的不同途徑，又可把穩(wěn)態(tài)法分成兩大類(lèi)：縱向熱流法和徑向熱流法。
①在縱向熱流法中，通常使用防熱套使熱流約束在一定方向上。防熱套和待測(cè)試樣的溫度梯度相同，能防止或大大減少試樣的徑向或側(cè)向熱損，從而能夠測(cè)出試樣內(nèi)僅僅等于單向熱流所產(chǎn)生的溫度梯度。
②在徑向熱流法中，通常使用一個(gè)能完全包圍住熱源的試樣。如果試樣和熱源設(shè)計(jì)得當(dāng)，熱流將以勻稱(chēng)的圖像自中心向外流出。這個(gè)體系通常是由一個(gè)無(wú)限圓柱體（長(zhǎng)度比直徑大得多的圓柱體）試樣，將一個(gè)無(wú)限圓柱體熱源包圍而構(gòu)成的；或者由一個(gè)中空的球體或回轉(zhuǎn)橢圓體試樣，將一個(gè)同樣形狀的熱源包圍構(gòu)成。這種方法的特點(diǎn)是便于對(duì)熱流圖像作數(shù)學(xué)描述。用穩(wěn)態(tài)法測(cè)定待測(cè)樣品導(dǎo)熱系數(shù)的熱流速率問(wèn)題時(shí)，解決的途徑通常有四種：
①測(cè)定流過(guò)試樣的熱量；
②測(cè)定用來(lái)加熱試樣的熱量；
③同時(shí)測(cè)定全部的或部分的輸入熱量和試樣損失的熱量；
④使熱量等同地通過(guò)待測(cè)樣品以及與之串接的已知導(dǎo)熱系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品（參考試樣），這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)際七起著卡計(jì)的作用，這就是常用的比較法。
在穩(wěn)態(tài)法中無(wú)論采用哪種方法，都必須使主發(fā)熱器產(chǎn)生的熱量全部流過(guò)試樣，熱流線應(yīng)垂直于試樣的橫截面，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài)，在二次儀表允許的條件下，應(yīng)使試樣上待測(cè)的溫差盡可能小些。與非穩(wěn)態(tài)法相比，導(dǎo)熱系數(shù)的穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法的主要缺點(diǎn)是測(cè)試周期長(zhǎng)，因此，近幾十年來(lái)很多研究者都為克服或改善這個(gè)不足而進(jìn)行-r很多有關(guān)的研究工作。考慮到無(wú)機(jī)非金屬材料中有一部分材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較大，已接近于金屬，如石墨、氮化硅和碳化硅等，有的材料如石墨等又是電導(dǎo)體，因此對(duì)這類(lèi)材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試大都用金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法和裝置。
在非穩(wěn)態(tài)法測(cè)試中，試樣的溫度分布隨時(shí)間而變化。測(cè)試時(shí)，通常是使試樣的某一部分溫度作突然的或周期的變化，而在試樣的另一部分測(cè)量溫度隨時(shí)間的變化速率，進(jìn)而直接測(cè)出試樣的導(dǎo)溫系數(shù)或熱擴(kuò)散率a，再通過(guò)式(1-2)求出導(dǎo)熱系數(shù);
(2)陶瓷材料非穩(wěn)態(tài)法
非穩(wěn)態(tài)測(cè)試在原理上與穩(wěn)態(tài)法的根本差別在于，前者在測(cè)試過(guò)程中試樣的溫度分布是隨時(shí)間而變化的。實(shí)際測(cè)試時(shí)，通常使試樣的某一部分溫度作周期的或者突然的變化，而在試樣的另一部分測(cè)量溫度隨時(shí)間的變化速率，再根據(jù)由特定的邊界條件所推導(dǎo)出的不穩(wěn)定導(dǎo)熱方程式的解，計(jì)算出導(dǎo)溫系數(shù)。
非穩(wěn)態(tài)法的最大特點(diǎn)（也是它的優(yōu)點(diǎn)）有兩個(gè)：一是測(cè)試周期短。通常只需要幾分鐘甚至幾秒鐘，就可完成穩(wěn)態(tài)法需要幾個(gè)小時(shí)才能測(cè)出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。二是非穩(wěn)定法中的不少測(cè)試方法，通常有可能同時(shí)測(cè)出導(dǎo)溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱的數(shù)據(jù)。
其缺點(diǎn)是：非穩(wěn)態(tài)法中的大多數(shù)方法的測(cè)試誤差通常要比大多數(shù)穩(wěn)態(tài)法略大一些。主要原因是：在測(cè)試過(guò)程中往往很難完全滿足非穩(wěn)態(tài)所要求的邊界條件；而且由此引進(jìn)的誤差不像穩(wěn)態(tài)法那樣易于作數(shù)學(xué)上的描述和計(jì)算。此外在大多數(shù)情況下，它所要求的二次儀表要比穩(wěn)態(tài)法精密和復(fù)雜些。
非穩(wěn)態(tài)法的分類(lèi)方法很多。按測(cè)試過(guò)程中熱流的方向可分為徑向熱流法和縱向熱流法；按測(cè)試過(guò)程中所處的邊界條件可分為在第二類(lèi)邊界條件下的恒流法，第三類(lèi)邊界條件下的正常狀況法等。
地址：http://www.h5631.cn/zixun/540.html
本文“陶瓷材料熱物性測(cè)試方法”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2020-04-23 15:59:10
科眾陶瓷是專(zhuān)業(yè)的工業(yè)陶瓷加工生產(chǎn)廠家，可來(lái)圖來(lái)樣按需定制，陶瓷加工保證質(zhì)量、交期準(zhǔn)時(shí)！
有疑問(wèn)請(qǐng)點(diǎn)擊咨詢客服
- 上一頁(yè)：陶瓷材料熱物性學(xué)及研究?jī)?nèi)容
- 下一頁(yè)：陶瓷晶體材料導(dǎo)熱系數(shù)曲線分析
