استاندارد "ASTM E1461 Standard Test Method for Thermal Diffusivity by Flash" که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) تدوین شده است، یک روش آزمایشی را توصیف می‌کند که در درجه اول شامل تعیین ضریب نفوذ حرارتی مواد جامد ایزوتروپیک همگن است. مقادیر ضریب نفوذ حرارتی در محدوده 0,1 تا 1000 (mm) ² s⁻¹ را می‌توان با استفاده از این روش آزمایش در دماهای تقریباً 75 تا 2800 کلوین اندازه‌گیری کرد.
استاندارد ASTM E2585 برای ضریب نفوذ حرارتی به روش فلش، مکملی برای این روش آزمایش است و اطلاعات دقیقی در مورد استفاده از روش فلش ارائه می‌دهد. این دو استاندارد مکمل یکدیگرند.
این روش آزمایش، شکل مفصل‌تری از روش آزمایش استاندارد ASTM C714 است و برای طیف بسیار وسیع‌تری از مواد، کاربردها و دماها قابل اجرا است و دقت اندازه‌گیری در آن افزایش یافته است.
این روش آزمایش به گونه‌ای در نظر گرفته شده است که امکان بررسی طیف گسترده‌ای از طرح‌های دستگاه را فراهم کند. برای چنین روش آزمایشی، مشخص کردن جزئیات ساخت و رویه که تمام موقعیت‌هایی را که برای کسی که فاقد دانش فنی مربوطه است، چالش برانگیز است، پوشش دهد، یا محدود کردن تحقیق و توسعه به بهبود در تکنیک پایه، غیرعملی است.
این روش آزمایش برای اندازه‌گیری‌های انجام شده روی مواد جامد اساساً کاملاً متراکم (ترجیحاً، اما تخلخل کم قابل قبول است)، همگن و ایزوتروپیک که در برابر پالس انرژی اعمال شده مات هستند، قابل اجرا است. تجربه نشان می‌دهد که برخی از انحرافات از این قوانین سختگیرانه را می‌توان از طریق طراحی دقیق و مناسب آزمایش جبران کرد و می‌تواند به طور قابل توجهی سودمندی این روش را افزایش دهد.
ضریب نفوذ حرارتی یک ویژگی حرارتی گذرای مهم است که برای اهدافی مانند کاربردهای طراحی، تعیین دمای عملیاتی ایمن، کنترل فرآیند و تضمین کیفیت مورد نیاز است.
روش فلش برای اندازه‌گیری ضریب نفوذ حرارتی طیف وسیعی از مواد جامد استفاده می‌شود. این روش به دلیل هندسه ساده نمونه، نیاز به اندازه نمونه کوچک، سرعت اندازه‌گیری و سهولت استفاده، از مزایای ویژه‌ای برخوردار است.
تحت شرایط سخت‌گیرانه‌ی خاص، وقتی این روش به صورت کمی استفاده می‌شود، می‌توان ظرفیت گرمایی ویژه‌ی یک نمونه‌ی جامد همگن، ایزوتروپیک و مات را تعیین کرد. نتایج انتشار گرمایی، همراه با مقادیر متناظر ظرفیت گرمایی ویژه و چگالی، می‌توانند برای استخراج رسانایی گرمایی، در بسیاری از موارد طبق روابط ارائه شده در استاندارد، مورد استفاده قرار گیرند.
برای اهداف این استاندارد، رسانایی حرارتی یک ماده جامد، نرخ زمانی جریان گرمای پایدار از طریق ضخامت واحد یک صفحه نامحدود از ماده همگن، عمود بر سطح، است که ناشی از اختلاف دمای واحد است. از آنجا که این ویژگی با دما تغییر می‌کند، باید بر اساس یک دمای میانگین مشخص تعریف شود. ضریب نفوذ حرارتی یک ماده جامد با تقسیم رسانایی حرارتی بر حاصلضرب چگالی و ظرفیت گرمایی آن در واحد جرم تعیین می‌شود.
در طول آزمایش، یک نمونه دیسک کوچک و نازک در معرض یک پالس انرژی تابشی با شدت بالا و مدت زمان کوتاه قرار می‌گیرد. انرژی پالس در سطح جلویی نمونه جذب می‌شود و افزایش دمای سطح پشتی (منحنی حرارتی) حاصل از آن ثبت می‌شود. مقدار ضریب نفوذ حرارتی از ضخامت نمونه و زمان لازم برای افزایش دمای سطح پشتی تا رسیدن به درصد مشخصی از حداکثر مقدار آن محاسبه می‌شود. اگر قرار باشد ضریب نفوذ حرارتی نمونه در یک محدوده دمایی خاص تعیین شود، اندازه‌گیری باید در هر دمای مربوطه تکرار شود. این روش آزمایش به تفصیل در تعدادی از نشریات و مقالات مروری شرح داده شده است. خلاصه‌ای از این تئوری در پیوست استاندارد (پیوست X1) گنجانده شده است.
نمونه‌ی معمول، یک دیسک دایره‌ای نازک با مساحت سطح جلویی کوچکتر از مساحت سطح پرتو انرژی است. قطر نمونه‌ها معمولاً 10 تا 12,5 میلی‌متر است (در موارد خاص، نمونه‌هایی به کوچکی 6 میلی‌متر و به بزرگی 30 میلی‌متر نیز می‌توانند استفاده شوند). ضخامت بهینه به میزان انتشار حرارتی تخمینی بستگی دارد و باید طوری انتخاب شود که زمان رسیدن به نصف حداکثر دما در محدوده 10 تا 1000 میلی‌ثانیه باشد. در دماهای بالاتر، نمونه‌های نازک‌تر ترجیح داده می‌شوند تا اصلاحات مربوط به اتلاف گرما به حداقل برسد، اما نمونه‌ها همیشه باید به اندازه‌ای ضخیم باشند که نماینده‌ی ماده‌ی مورد آزمایش باشند. ضخامت‌ها معمولاً از 1 تا 6 میلی‌متر متغیر هستند.
نمونه‌ها باید طوری آماده شوند که سطوح آنها در محدوده 0,5 درصد ضخامتشان صاف و موازی باشند تا خطای انتشار حرارتی ناشی از ضخامت متوسط اندازه‌گیری شده کمتر از 1 درصد باقی بماند. باید از هرگونه ناهمواری (حفره، خراش، علامت) در هر دو سطح جلوگیری شود.
قبل از انجام اندازه‌گیری‌ها، بهتر است یک پوشش بسیار نازک و یکنواخت از گرافیت یا سایر مواد با قابلیت انتشار بالا را روی هر دو سطح نمونه مورد آزمایش اعمال کنید. این پوشش را می‌توان با روش‌هایی مانند پاشش، رنگ‌آمیزی یا اسپری اعمال کرد. این کار توانایی نمونه را در جذب انرژی اعمال شده، به ویژه برای مواد با بازتاب بالا، افزایش می‌دهد. برای مواد شفاف، ابتدا باید یک لایه از طلا، نقره یا سایر مواد مات اعمال شود و پس از آن پوشش گرافیتی اعمال شود. برای برخی از مواد بازتابنده مات، سندبلاست سطح می‌تواند جذب شوک و قابلیت انتشار کافی را فراهم کند، به خصوص در دماهای بالا که پوشش‌ها ممکن است ناپایدار باشند یا با ماده واکنش نشان دهند.
اجزای اصلی دستگاه مورد استفاده در آزمایش‌ها عبارتند از منبع فلش، نگهدارنده نمونه، محفظه محیطی (اختیاری)، آشکارساز دما و ثبت‌کننده.
سازمان ما که سال‌هاست فعالیت می‌کند و با دقت پیشرفت‌های جهانی در علم و فناوری را دنبال می‌کند، با بهره‌گیری از یک تیم ماهر و زیرساخت‌های گسترده، آزمایش، اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل را در طیف وسیعی از زمینه‌ها برای کسب‌وکارها در تمام بخش‌ها انجام می‌دهد. در این زمینه، ما همچنین خدمات آزمایش مطابق با روش استاندارد آزمون ASTM E1461 برای نفوذ حرارتی به روش فلش ارائه می‌دهیم.
برای دریافت قرار ملاقات، برای دریافت اطلاعات دقیق تر و یا درخواست ارزیابی، می توانید از ما بخواهید فرم ما را پر کند و به شما برسد.
