Norma Amerykańskiego Towarzystwa Badań i Materiałów (ASTM) „ASTM E1225 Standardowa metoda badania przewodności cieplnej ciał stałych z wykorzystaniem techniki porównawczo-podłużnego przepływu ciepła” opisuje ustaloną technikę określania przewodności cieplnej jednorodnych, nieprzezroczystych ciał stałych. Niniejsza metoda badawcza ma zastosowanie do materiałów o efektywnej przewodności cieplnej w zakresie od 0,2 do 200 W/(m·K) w zakresie temperatur od 90 K do 1300 K. Poza tymi zakresami może być stosowana z mniejszą dokładnością.
W przypadku tej techniki układ jest jednorodny, jeśli pozorna przewodność cieplna próbki nie zmienia się o więcej niż plus/minus 5% wraz ze zmianami grubości lub pola przekroju poprzecznego. W przypadku kompozytów lub układów heterogenicznych składających się z arkuszy lub płyt sklejonych ze sobą, próbka powinna mieć odpowiednio więcej niż 20 jednostek szerokości i 20 jednostek grubości. Jedna jednostka to grubość najgrubszego arkusza lub płyty, tak aby zmiany średnicy lub długości o połowę jednostki wpływały na wartość pozornej przewodności cieplnej o mniej niż plus/minus 5%. W przypadku układów nieprzezroczystych lub częściowo przezroczystych w podczerwieni, łączny błąd wynikający z niejednorodności i transmitancji fotonów powinien być mniejszy niż plus/minus 5%. Pomiary wysoce przezroczystych ciał stałych powinny być opatrzone informacją o współczynniku absorpcji w podczerwieni lub wyniki powinny być podane jako pozorna przewodność cieplna.
W materiałoznawstwie i inżynierii materiałowej przewodnictwo cieplne jest kluczową właściwością, która określa, jak skutecznie materiał może przenosić ciepło. Ta właściwość jest niezbędna do projektowania wszystkiego, od wydajnych radiatorów w elektronice po trwałe bariery termiczne w komponentach lotniczych. Norma ASTM zapewnia rygorystyczne normy zapewniające dokładność i powtarzalność pomiarów. Norma ASTM E1225 przedstawia precyzyjną metodę porównawczą do oceny przewodnictwa cieplnego w materiałach stałych. Norma ta wspiera rozwój materiałów o wysokiej wydajności.
Niniejsza norma koncentruje się na pomiarze przewodności cieplnej jednorodnych materiałów stałych, wyrażonej w watach na metr-kelwin, za pomocą techniki porównawczego przepływu ciepła w stanie ustalonym. Metoda ta jest szczególnie odpowiednia dla materiałów o umiarkowanej do wysokiej przewodności cieplnej, takich jak metale, stopy, ceramika, polimery, materiały ogniotrwałe, węgle, grafity i ich kompozyty.
Ta metoda minimalizuje straty ciepła poprzez umieszczenie próbki testowej pomiędzy materiałami odniesienia w kolumnie o kontrolowanym przepływie ciepła, zapewniając równomierny transfer ciepła na całej jej długości. Technika ta jest idealna dla temperatur od otoczenia do 1300°C, co czyni ją wszechstronną zarówno w zastosowaniach w temperaturze pokojowej, jak i w wysokich temperaturach. W przeciwieństwie do metod statycznych (np. błysku laserowego), to podejście oparte na stanie ustalonym zapewnia bardzo dokładne dane do celów projektowania i kontroli jakości. Norma ta wyklucza materiały o dużej porowatości, anizotropii lub niskiej przewodności, kierując użytkowników do metod alternatywnych, takich jak ASTM C518 dla pianek lub ASTM E1461 dla metod spawania w stanie przejściowym.
Istota normy ASTM E1225 polega na zabezpieczeniu aparatu do pomiaru przepływu ciepła, który tworzy jednorodny gradient temperatury. Podczas ustawiania urządzenia testowego,
Podczas przygotowywania próbki, z materiału wycinane są próbki cylindryczne lub prostokątne (zazwyczaj o średnicy 25–50 mm i długości 50–150 mm), co zapewnia równoległość i płaskość powierzchni na poziomie 0,025 mm. Kolumna jest układana warstwowo z elementami odniesienia, powierzchnie styku pokrywane są smarem termicznym, a następnie kalibrowana przy użyciu standardowych materiałów odniesienia (np. kwarcu lub metali zgodnych z normami NIST).
Podczas pomiaru, w celu uzyskania ustalonego gradientu temperatury w całej próbce, przykładane jest ciepło. Rejestrowane są temperatury, ciepło doprowadzone i wymiary. Wartość k oblicza się za pomocą prawa Fouriera. Dodatkowo, rezystancja styku, promieniowanie i niestabilności są korygowane za pomocą równań podanych w niniejszej normie. W raportach wartości k uwzględnia się przy określonych średnich temperaturach, niepewności (zwykle plus/minus 3-5%) i warunkach środowiskowych.
Norma ASTM E1225 jest powszechnie stosowana w branżach, w których zarządzanie ciepłem ma kluczowe znaczenie:
Nasza organizacja, z kompetentnym i doświadczonym zespołem, rozumie potrzeby klientów, zapewnia im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz pomaga im we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ASTM E1225, dotyczącą metody badania przewodności cieplnej ciał stałych z wykorzystaniem techniki wzdłużnego przepływu ciepła w celu potwierdzenia zgodności.
Możesz poprosić nas o wypełnienie formularza, aby umówić się na spotkanie, uzyskać bardziej szczegółowe informacje lub poprosić o ocenę.
