ASTM E1225 Топлинска спроводливост на цврсти материи со користење на техниката на доказно-споредбено-лонгитудинален топлински проток

Стандардот на Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM) „ASTM E1225 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на цврсти материи со употреба на техниката на доказно-споредбено-лонгитудинален топлински проток“ опишува техника во стационарна состојба за одредување на топлинската спроводливост на хомогени непроѕирни цврсти материи. Овој метод на тестирање е валиден за материјали со ефективна топлинска спроводливост во опсег од 0,2 до 200 W/(m K) во температурен опсег од 90 K до 1300 K. Надвор од овие опсези, може да се користи со помала точност.

За оваа техника, системот е хомоген ако привидната топлинска спроводливост на примерокот не варира за повеќе од плус или минус 5 проценти со промени во дебелината или површината на напречниот пресек. За композити или хетерогени системи составени од листови или плочи споени заедно, примерокот треба да биде поголем од 20 единици широк и 20 единици дебел, соодветно. Една единица е дебелината на најдебелиот лист или плоча, така што промените од половина единица во дијаметар или должина влијаат на привидната вредност на топлинската спроводливост за помалку од плус или минус 5 проценти. За системи кои не се непроѕирни или делумно транспарентни во инфрацрвеното зрачење, комбинираната грешка поради нехомогеност и фотонска трансмисија треба да биде помала од плус или минус 5 проценти. Мерењата на високо транспарентни цврсти тела треба да бидат придружени со информации за коефициентот на апсорпција во инфрацрвеното зрачење, или резултатите треба да се пријават како привидна топлинска спроводливост.

Во науката и инженерството за материјали, топлинската спроводливост е критично својство што одредува колку ефикасно материјалот може да ја пренесе топлината. Ова својство е од суштинско значење за дизајнирање на сè, од ефикасни ладилници во електрониката до издржливи термички бариери во воздухопловните компоненти. ASTM обезбедува ригорозни стандарди за да обезбеди точни и повторувачки мерења. ASTM E1225 обезбедува прецизен компаративен метод за оценување на топлинската спроводливост кај цврстите материјали. Овој стандард ги поддржува напредоците во високо-перформансните материјали.

Овој стандард се фокусира на мерење на топлинската спроводливост на хомогени цврсти материјали, изразена во вати на метар-келвин, со користење на техника на компаративен проток на топлина во стационарна состојба. Овој метод е особено погоден за материјали со умерена до висока топлинска спроводливост, како што се метали, легури, керамика, полимери, огноотпорни материјали, јаглероди, графити и нивни композити.

Овој метод ги минимизира загубите на топлина со поставување на примерокот за тестирање помеѓу референтните материјали во колона со контролиран проток на топлина, обезбедувајќи униформен пренос на топлина по неговата должина. Оваа техника е идеална за температури кои се движат од амбиентална до 1300°C, што ја прави разновидна и за апликации на собна температура и за апликации со висока топлина. За разлика од минливите методи (на пр., ласерски блиц), овој пристап во стационарна состојба обезбедува високо точни податоци за инженерски дизајн и контрола на квалитетот. Овој стандард ги исклучува материјалите со висока порозност, анизотропија или ниска спроводливост, насочувајќи ги корисниците кон алтернативни методи како што се ASTM C518 за пени или ASTM E1461 за методи на минливо заварување во рамнина.

Суштината на стандардот ASTM E1225 лежи во заштитениот апарат за проток на топлина што создава хомоген температурен градиент. При поставување на уредот за тестирање,

• Поставување на колоната: Централен мерач на топлина (тест примерок) е опкружен со горни и долни референтни материјали со позната спроводливост. Заштитни делови ја опкружуваат колоната за да се спречи радијациско губење на топлина.
• Греење и ладење: Електричен грејач на врвот создава постојан проток на топлина, додека ладен сад ја одржува температурата на дното на пониска. Термопаровите, или отпорните термометри, ги следат температурите на повеќе точки.
• Заштитен механизам: Помошните грејачи во заштитните елементи се прилагодуваат на температурниот профил на колоната, обезбедувајќи само надолжен (аксијален) проток на топлина.

За време на подготовката на примерокот, од материјалот се сечат цилиндрични или правоаголни примероци (обично со дијаметар од 25-50 mm и должина од 50-150 mm), со што се обезбедува паралелизам и рамност на површината од 0,025 mm. Колоната се наредени со референтни елементи, се нанесува термичка маст на меѓумемориските површини и се калибрира со користење на стандардни референтни материјали (на пр., кварц или метали што може да се следат од NIST).

За време на мерењето, се применува топлина за да се постигне градиент на стабилна состојба низ примерокот. Се евидентираат температурите, влезната топлина и димензиите. Вредноста k се пресметува со користење на Фуриеовиот закон. Дополнително, контактниот отпор, зрачењето и нестабилноста се корегираат со користење на равенките дадени во овој стандард. При известувањето, вредностите k се вклучени при наведените средни температури, неизвесност (обично плус/минус 3-5 проценти) и услови на животната средина.

Стандардот ASTM E1225 е широко користен во индустриите каде што термичкото управување е клучно:

• Електроника и полупроводници: Ја мери топлинската спроводливост на разредувачите на топлина, материјалите за термички интерфејс и подлогите за оптимизирање на ладењето во процесорите и LED диодите, намалување на жариштата и продолжување на животниот век на уредот.
• Аерокосмичка и автомобилска индустрија: Поддржува лесни дизајни кои издржуваат екстремни температури со оценување на композити и легури за лопатки на турбини, батерии за електрични возила и разменувачи на топлина.
• Енергија и градежништво: Помага во обезбедувањето енергетски ефикасни системи и усогласеност со регулативите преку евалуација на огноотпорни материјали во печки и изолација во обвивките на зградите.
• Истражување и производство: Обезбедува гаранција за квалитет во истражувањето и развојот за делови произведени со наноматеријали и 3Д печатачи.

Нашата организација, со својот компетентен и искусен тим, ги разбира потребите на своите клиенти, им обезбедува напредни услуги за тестирање што им се потребни и им помага во воспоставувањето, имплементацијата и подобрувањето на системите за управување. Во овој контекст, ние исто така нудиме услуги за тестирање во согласност со ASTM E1225 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на цврсти материи со користење на техниката на доказ за усогласеност со лонгитудинален проток на топлина.