Стандарт Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) «ASTM E1225 Стандартный метод испытаний теплопроводности твердых тел с использованием метода сравнительных испытаний и продольного теплового потока» описывает стационарный метод определения теплопроводности однородных непрозрачных твердых тел. Этот метод испытаний применим для материалов с эффективной теплопроводностью в диапазоне от 0,2 до 200 Вт/(м·К) в диапазоне температур от 90 К до 1300 К. Вне этих диапазонов он может использоваться с меньшей точностью.
Для этого метода система считается однородной, если кажущаяся теплопроводность образца не изменяется более чем на плюс-минус 5 процентов при изменении толщины или площади поперечного сечения. Для композитов или гетерогенных систем, состоящих из соединенных вместе листов или пластин, образец должен быть больше 20 единиц в ширину и 20 единиц в толщину соответственно. Одна единица — это толщина самого толстого листа или пластины, так что изменение диаметра или длины на половину единицы влияет на кажущуюся теплопроводность менее чем на плюс-минус 5 процентов. Для систем, которые непрозрачны или частично прозрачны в инфракрасном диапазоне, объединенная ошибка из-за неоднородности и пропускания фотонов должна быть менее чем плюс-минус 5 процентов. Измерения на высокопрозрачных твердых телах должны сопровождаться информацией о коэффициенте поглощения инфракрасного излучения, или результаты должны быть представлены как кажущаяся теплопроводность.
В материаловедении и инженерии теплопроводность является важнейшим свойством, определяющим эффективность теплопередачи материала. Это свойство необходимо для проектирования самых разных конструкций: от эффективных радиаторов в электронике до прочных тепловых барьеров в компонентах аэрокосмической техники. ASTM устанавливает строгие стандарты для обеспечения точности и повторяемости измерений. ASTM E1225 представляет собой точный сравнительный метод оценки теплопроводности твердых материалов. Этот стандарт способствует развитию высокоэффективных материалов.
Настоящий стандарт посвящен измерению теплопроводности однородных твердых материалов, выражаемой в ваттах на метр-кельвин, методом стационарного сравнительного теплового потока. Этот метод особенно подходит для материалов с умеренной и высокой теплопроводностью, таких как металлы, сплавы, керамика, полимеры, огнеупоры, углерод, графит и их композиты.
Этот метод минимизирует тепловые потери, помещая испытуемый образец между эталонными материалами в колонне с контролируемым тепловым потоком, что обеспечивает равномерный теплообмен по всей длине. Этот метод идеально подходит для температур от окружающей среды до 1300 °C, что делает его универсальным как для применения при комнатной температуре, так и при высоких температурах. В отличие от методов переходных процессов (например, лазерной вспышки), этот стационарный подход обеспечивает высокоточные данные для инженерного проектирования и контроля качества. Этот стандарт исключает материалы с высокой пористостью, анизотропией или низкой теплопроводностью, предлагая пользователям альтернативные методы, такие как ASTM C518 для пенопластов или ASTM E1461 для методов переходной сварки плоскостей.
Суть стандарта ASTM E1225 заключается в использовании устройства для измерения защищённого теплового потока, создающего равномерный градиент температуры. При настройке испытательного устройства
В процессе подготовки образцов из материала вырезаются цилиндрические или прямоугольные образцы (обычно диаметром 25–50 мм и длиной 50–150 мм), обеспечивая параллельность и плоскостность поверхности 0,025 мм. Колонка заполняется эталонными образцами, на интерфейсы наносится термопаста, и образцы калибруются с использованием стандартных эталонных материалов (например, кварца или металлов, прослеживаемых по стандартам NIST).
Во время измерения нагревание осуществляется для достижения стационарного градиента температуры по всему образцу. Регистрируются температура, подвод тепла и размеры. Значение k рассчитывается по закону Фурье. Кроме того, контактное сопротивление, излучение и нестабильность корректируются с использованием уравнений, приведенных в настоящем стандарте. При представлении результатов значения k включаются при указанных средних температурах, погрешности (обычно плюс/минус 3–5%) и условиях окружающей среды.
Стандарт ASTM E1225 широко используется в отраслях, где управление тепловым режимом имеет решающее значение:
Наша организация, благодаря своей компетентной и опытной команде, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по испытаниям и помогает им в разработке, внедрении и совершенствовании систем управления. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM E1225 для определения теплопроводности твердых тел с использованием метода подтверждения соответствия – продольного теплового потока.
Вы можете попросить нас заполнить нашу форму, чтобы записаться на прием, получить более подробную информацию или запросить оценку.
