一种评测材料高温热导率性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种评测材料高温热导率性能的方法，根据不同熔体的淬冷曲线，相同时间内温度随时间变化相对快的熔体热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的熔体热导率小；根据不同陶瓷的淬冷曲线，在所有熔体再辉现象结束完全析晶后，相同时间内温度随时间变化相对快的陶瓷热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的陶瓷热导率小。本发明专利技术采用熔体淬冷曲线法比较熔体和陶瓷热导率的相对大小，操作简便，适用范围广，可靠度高，一方面可以比较不同温度段内热导率的相对大小，另一方面可以比较不同气氛条件下热导率的相对大小。

A method for evaluating high temperature thermal conductivity of materials

The invention discloses a method for evaluating the high temperature thermal conductivity of materials. According to the quenching curves of different melts, the melt thermal conductivity which changes relatively fast with time in the same time is large, and the melt thermal conductivity which changes relatively slowly with time in the same time is small; according to the quenching curves of different ceramics, all melts are re-cooled. After complete crystallization, the thermal conductivity of ceramics with relatively fast temperature change with time is larger at the same time, and the thermal conductivity of ceramics with relatively slow temperature change with time is smaller at the same time. The invention adopts melt quenching curve method to compare the relative magnitude of thermal conductivity of melt and ceramics, which is easy to operate, wide applicable range and high reliability. On the one hand, the relative magnitude of thermal conductivity in different temperature range can be compared, on the other hand, the relative magnitude of thermal conductivity under different atmospheric conditions can be compared.

【技术实现步骤摘要】
一种评测材料高温热导率性能的方法
本专利技术属于判断材料热导率
，具体是一种通过熔体淬冷曲线比较熔体或陶瓷材料热导率相对大小的技术方法。
技术介绍
热导率又称导热系数，反映物质的热传导能力，按傅立叶定律，其定义为单位温度梯度(在1m长度内温度降低1K)在单位时间内经单位导热面所传递的热量。热导率大的物体是优良的热导体；而热导率小的物体是热的不良导体或为热绝缘体。热导率是衡量材料热物理性质的重要参数，也是热工计算与各种工业炉设计所需的重要性能指标之一，在热的综合利用，节能减排，材料的研究开发、质量控制、商业交往等，发挥着重要作用。准确判断两种或多种熔体或陶瓷材料在不同温度段内的热导率大小有着极为重要的意义。热导率不仅与导热机构有关，而且与晶体的结构、组成、排列、取向等有关，所以热导率的理论计算通常都有较大的局限性，一般都采用实验测试确定。现有测量与比较的方法主要可分为平板法和激光闪光法，前者对测量试样要求较高，一般要求将试样处理为很薄，直径很大(d/h≥10)的无限平板；后者对激光脉冲精度要求较高，且实验预处理程序繁琐。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种快速简便、可靠度高的比较熔体或陶瓷热导率大小的方法。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案具体步骤如下：1、一种评测材料高温热导率性能的方法，其特征在于主要步骤如下：1)按照待比较熔体或陶瓷的组成进行配合料计算和称量，并分别制成悬浮加热装置评测用的小球，然后绘制出各小球在淬冷过程温度随时间变化的淬冷曲线；2)判断：根据不同熔体的淬冷曲线，相同时间内温度随时间变化相对快的熔体热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的熔体热导率小；根据不同陶瓷的熔体淬冷曲线，在所有熔体再辉现象结束完全析晶后，相同时间内温度随时间变化相对快的陶瓷热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的陶瓷热导率小。按上述方案，高温热导率通常指的是温度1500-2600K范围内的热导率。按上述方案，各小球体积一致，直径为1.5-3mm。各小球在温度为2400K时密度一般大于2.5g/cm3。按上述方案，所述熔体选自Al2O3及铝酸盐熔体、ZrO2及锆酸盐熔体、TiO2及钛酸盐熔体、Ga2O3及镓酸盐熔体等，陶瓷是经上述熔体析晶得到。如铝酸盐包括镁铝酸盐、钙铝酸盐、锶铝酸盐、钡铝酸盐、钇铝酸盐、钽铝酸盐、钙锶铝酸盐及钙钽铝酸盐等，锆酸盐包括钙锆酸盐等，钛酸盐包括钙钛酸盐、钡钛酸盐及镧钛酸盐等，镓酸盐包括镧镓酸盐、钙镓酸盐等，在此不一一列举。本专利技术评测高温热导率性能的方法针对的主要材料对象是经高温熔化后得到的熔体和冷却过程中完成析晶后的陶瓷。经高温熔化后得到的熔体和冷却过程中完成析晶后的陶瓷高温熔体析晶过程会放热，则在淬冷曲线再辉点处会因为温度急剧升高而出现向上拐点，析晶后的产物是陶瓷。高温时比较熔体之间的热导率，所有熔体都完成再辉现象后比较陶瓷之间的热导率。与现有技术相比，本专利技术提出的比较热导率相对大小的方法具有以下优势：首先，本专利技术采用熔体淬冷曲线法比较熔体和陶瓷热导率的相对大小，操作简便，适用范围广，可靠度高，一方面可以比较不同温度段内热导率的相对大小，另一方面可以比较不同气氛条件下热导率的相对大小。第二，由于部分熔体发生再辉现象析晶后形成陶瓷材料，此方法不但可以比较多种高温熔体热导率的相对大小，还可以在所有可能析晶的熔体都发生再辉现象后用相同的方法比较多种陶瓷材料的热导率相对大小。使用此方法准确判断高温熔体或陶瓷材料热导率的相对大小，快速准确方便。附图说明图1为实施例1所述两种镁铝酸盐的淬冷曲线。图2为实施例2所述Al2O3和镁铝酸盐的淬冷曲线。图3为实施例3所述Al2O3和镁铝酸盐的淬冷曲线。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术的具体实施方法。需要申明的是：以下实施例仅用于对本专利技术的技术方案做进一步的详细地验证说明，不能理解为对本专利技术适用保护范围的限制。本领域的技术人员根据本专利技术的权利要求内容做出的非本质性改进和调整均属于本专利技术的保护范围。本专利技术是一种通过熔体淬冷曲线比较材料热导率相对大小的技术方法。淬冷曲线的获得方式如下：通过辐射量热温度计记录熔体或陶瓷冷却过程各个时间点的温度，以获得的温度点数据为纵坐标，对应的时间为横坐标的熔体或陶瓷冷却过程温度随时间变化的曲线，即淬冷曲线。下面本专利技术提供一种具体的淬冷曲线获得方法，详细步骤如下：a.制球：按照多种待比较熔体或陶瓷的组成进行配合料设计、计算和称量，并分别制成悬浮加热装置评测用的小球；其中，配合料主要选取相应的氧化物；b.熔融：将步骤a制备的小球置于气动悬浮加热装置的喷嘴上，用高纯惰性气体将其悬浮于空中，不与任何器具发生接触，待悬浮稳定后，用激光器对小球进行加热使其熔化得到熔体，并保持1分钟以上；其中，多种熔体保温温度相等即可；c.冷却：将激光器关闭，停止对熔体进行加热，使熔体在保持悬浮状态下自然冷却，加热停止的同时触发非接触式辐射量热温度计记录熔体实时温度，记录频率大于每秒500-2500个温度点，记录熔体实时温度的时间为1-3秒；d.作图：以获得的温度点数据作纵坐标，对应的时间为横坐标，得到多种熔体淬冷过程温度随时间变化的曲线，即淬冷曲线。实施例1一种评测材料高温热导率性能的方法，以两种锶铝酸盐为例，步骤如下：1)制球：待比较熔体为锶铝酸盐熔体，按照摩尔比SrO:Al2O3为3:1和1:1进行配料分别得到两种待比较熔体的配合料，混合均匀后制成适合悬浮加热装置评测用的小球；2)熔融：将步骤1)制备的小球置于气动悬浮炉的喷嘴上，用氮气(纯度为99.999％)将其悬浮于空中，不与任何器具发生接触，待悬浮稳定后，用激光器对小球进行加热使其熔化得到熔体，并保持1分钟以上；3)冷却：将激光器关闭，停止对熔体进行加热，使熔体保持悬浮状态，让熔体自然冷却，加热停止的同时触发温度探测装置记录熔体实时温度，记录频率为每秒2000个温度点，记录时长为1秒；4)作图：以获得的温度点数据作纵坐标，对应的时间为横坐标，得到样品淬冷过程温度随时间变化的曲线，即淬冷曲线，见图1；5)判断：摩尔比SrO:Al2O3＝3:1熔体的淬冷曲线在1秒内温度随时间变化较慢，则其热导率相对较小；摩尔比SrO:Al2O3＝1:1熔体的淬冷曲线在1秒内温度随时间变化较快，其热导率相对较大。实施例2一种评测材料高温热导率性能的方法，以Al2O3和镁铝酸盐为例，步骤如下：1)制球：待比较陶瓷为经Al2O3和镁铝酸盐熔体析晶后分别得到的陶瓷；按照摩尔比为5:95进行配料得到MgO-Al2O3二元体系的配合料即镁铝酸盐配合料，混合均匀后制成适合悬浮加热装置评测用的小球；纯Al2O3体系直接以Al2O3制成悬浮加热装置评测用的小球；2)熔融：将步骤1)制备的小球置于气动悬浮炉的喷嘴上，用氮气(纯度为99.999％)将其悬浮于空中，不与任何器具发生接触，待悬浮稳定后，用激光器对小球进行加热使其熔化得到熔体，并保持1分钟以上；3)冷却：将激光器关闭，停止对熔体进行加热，使熔体保持悬浮状态，让熔体自然冷却，加热停止的同时触发温度探测装置记录熔体实时温度，记录频率为每秒2000个温度点，记录时长为1.5秒；4)作图：以获得的温度点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评测材料高温热导率性能的方法，其特征在于主要步骤如下：1）按照待比较熔体或陶瓷的组成进行配合料计算和称量，并分别制成悬浮加热装置评测用的小球，然后绘制出各小球在淬冷过程温度随时间变化的淬冷曲线；2）判断：根据不同熔体的淬冷曲线，相同时间内温度随时间变化相对快的熔体热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的熔体热导率小；根据不同陶瓷的淬冷曲线，在所有熔体再辉现象结束完全析晶后，相同时间内温度随时间变化相对快的陶瓷热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的陶瓷热导率小。

【技术特征摘要】
1.一种评测材料高温热导率性能的方法，其特征在于主要步骤如下：1）按照待比较熔体或陶瓷的组成进行配合料计算和称量，并分别制成悬浮加热装置评测用的小球，然后绘制出各小球在淬冷过程温度随时间变化的淬冷曲线；2）判断：根据不同熔体的淬冷曲线，相同时间内温度随时间变化相对快的熔体热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的熔体热导率小；根据不同陶瓷的淬冷曲线，在所有熔体再辉现象结束完全析晶后，相同时间内温度随时间变化相对快的陶瓷热导率大，相同时间内温度随时间变化相对慢的陶瓷热导率小。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶海征，高涌效，单志涛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42