导热系数是衡量微孔炭砖性能优劣的重要指标，蓝冠平台网址对炼铁高炉的使用性能至关重要。导热系数越高，在炭砖发生较 大温度变化时，热量的传递就越快，炭砖内部的温差越小，抵抗热应力冲击的性能就越强，炭砖使用寿命越长，高炉 使用寿命自然延长。因此，对于炭砖导热系数的检测具有重要的现实意义。当前，炭质耐火材料导热系数的检测普遍 采用的是激光闪射法：

 

1、测量原理 根据导热系数的定义可知，导热系数λ与热扩散系数α，材料比热容c，材料密度ρ之间存在以下关系：

 

λ=α•ρ•c (1)

 

因此，若测得材料的热扩散系数α，材料比热容c和材料密度ρ就可由式(1)计算得出材料的导热系数。

 

1.1热扩散系数的测定

 

激光闪射法直接测量的是材料的热扩散系数.

 

在一定温度下，由激光源在瞬间发射一束光脉冲，均匀照射在样品下表面，使其表层吸收光能后温度瞬时升高。 此表面作为热端将能量以一维热传导方式向冷端(上表面)传播。使用红外检测器连续测量样品上表面中心部位的相应 温升过程，得到温度T随时间t的变化关系，得到试样上表面温度升高到值TM的一半时所需要的时间t1/2(半升温 时间)，根据Fourier传热方程[3]计算得到材料的热扩散系数α，见式(2)：

 

(2)

 

其中，α为材料的热扩散系数，L为试样的厚度，t1/2为半升温时间。

 

对于实际测量过程中对理想条件的任何偏离(如边界热损耗、样品表面与径向的辐射散热、边界条件或非均匀照 射导致的径向热流、样品透明/半透明而表面涂覆不够致密导致的部分光能量透射或深层吸收、t1/2很短导致光脉冲宽 度不可忽略等)，需使用适当的数学模型进行计算修正。

 

1.2比热容的测定

 

比热可使用文献值，也可在激光闪射法仪器中使用比较法[4]与热扩散系数同时测量得到。使用一个与样品截面 形状相同、厚度相近、热物性相近、表面结构(光滑程度)相同且比热值已知的参比标样(以下简写为std)，与待测样品( 以下简写为sam)同时进行表面涂覆(确保与样品具有相同的光能吸收比与红外发射率)，并依次进行测量。

 

根据比热容的定义：

 

(3)

 

其中，c为材料的比热容，Q为吸收的能量，?T为试样吸收能量后的温升，m为材料的质量。由此可知：

 

(4)

 

在光源照射能量相同，样品与标样下表面吸收面积与吸收比相同的情况下，Qstd=Qsam，则式(4)可以变换为：

 

(5)

 

上述即为比热容测定的原理与计算公式。

 

综上所述，激光闪射法测量的是材料的热扩散系数和比热容，得到这两个主要数据后代入式(1)，就可得到材料 的导热系数。

 

2、测量设备

 

本次研究使用的是德国耐驰仪器制造有限公司生产的LFA-427型激光闪射导热仪。激光源的能量为20J，脉 冲宽度至1.2ms，脉冲能量和宽度均可软件控制。炉体均采用真空密闭结构，真空度可达10-5mbar，蓝冠网站可在高纯 度保护气氛或者高真空环境下进行测量LFA-427型激光闪射导热仪的主要性能指标参见下表：

 

表1LFA-427型激光闪射导热仪的主要性能指标

 

其中，测量的精度为：热扩散系数±3%，比热容±5%。

 

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