金屬合金的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試方法

　　金屬的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試時(shí)材料科學(xué)的重要技術(shù)，它對(duì)于企業(yè)去評(píng)估材料的導(dǎo)熱能力至關(guān)重要以及在產(chǎn)品中的使用優(yōu)化。金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量在能源、建筑行業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用發(fā)展前景。導(dǎo)熱系數(shù)是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量，是衡量材料導(dǎo)熱能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法有很多，其中常見的是熱板法、熱流計(jì)法、和熱源法。本次我們采用的是瞬態(tài)平面熱源技術(shù)(TPS)開發(fā)的導(dǎo)熱儀來(lái)進(jìn)行金屬導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試，相比于其他的測(cè)量方法，瞬態(tài)熱源法測(cè)量的速度快，測(cè)量范圍廣，操作更加方便快捷。

　　一、實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)備　

　　瞬態(tài)平面熱源法是研究熱傳導(dǎo)性能中準(zhǔn)確、快捷的一種方法。它是一種新新技術(shù)，在研究材料時(shí)能夠快速準(zhǔn)確的測(cè)量熱導(dǎo)率。該方法采用了雙螺旋結(jié)構(gòu)的平面探頭，利用熱阻性材料刻蝕成的一個(gè)平面探頭，同時(shí)作為熱源和溫度傳感器。在測(cè)試過(guò)程中，探頭會(huì)放置于樣品中間進(jìn)行測(cè)試，電流通過(guò)探頭時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的溫度上升，并且探頭上會(huì)產(chǎn)生一定的電壓變化，產(chǎn)生的溫度會(huì)通過(guò)探頭上下的樣品進(jìn)行熱擴(kuò)散，擴(kuò)散的速度取決于樣品的導(dǎo)熱系數(shù)，如何把采集的數(shù)據(jù)通過(guò)上位機(jī)數(shù)字模型軟件進(jìn)行分析處理，計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)。

　　本次實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用南京大展檢測(cè)儀器生產(chǎn)的DZDR-S導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀（如下圖1-1）

       本次實(shí)驗(yàn)主要包括主機(jī)、待測(cè)樣（氧化鋁塊）、探頭、以及數(shù)據(jù)采集軟件。

　　二、實(shí)驗(yàn)步驟與操作　

　　1.打開實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行設(shè)備性調(diào)整與準(zhǔn)備工作。　

　　2.將探頭放置于樣品中間并用工裝夾具夾取待測(cè)樣，確保探頭置于樣品中心（如下圖1-2）?！?/span>

　　3.設(shè)置設(shè)備界面，時(shí)間、探頭電阻、功率、基準(zhǔn)。　

　　4.打開上位機(jī)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，填寫相關(guān)參數(shù)電阻、功率。點(diǎn)擊開始測(cè)試等待主機(jī)蜂鳴器響起，點(diǎn)擊軟件分析導(dǎo)熱系數(shù)（如下圖1-3）?！?/span>

　　5.測(cè)試結(jié)束等待10分鐘以后，待樣品與探頭冷卻后，重復(fù)上述步驟進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試。

圖1-1

圖1-2

圖1-3

　　三、結(jié)果分析　

　　通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我們得知氧化鋁導(dǎo)熱系數(shù)150.36W/mK，熱擴(kuò)散系數(shù)為98m2/s。并初步分析了影響導(dǎo)熱系數(shù)的一些關(guān)鍵因素。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，內(nèi)部環(huán)境來(lái)講，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)受到其本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)成分等因素密切相關(guān)。外部環(huán)境來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程也可能受到外部環(huán)境的影響，如溫度波動(dòng)、空氣環(huán)境波動(dòng)等。這些不穩(wěn)定性因素都會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。

　　四、結(jié)論討論　

　　綜上所述、本實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)際測(cè)量與分析，探究金屬合金的導(dǎo)熱系數(shù)與影響因素，為深入理解金屬導(dǎo)熱機(jī)制與導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)參考。通過(guò)不斷改進(jìn)和優(yōu)化測(cè)量方法，我們可能更加準(zhǔn)確的去了解金屬合金的導(dǎo)熱系數(shù)，為材料科學(xué)、化學(xué)工業(yè)等等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展提供有益的價(jià)值。