Стандарт «ASTM E1461 Стандартный метод испытания на теплопроводность методом вспышки», разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM), описывает метод испытания, в первую очередь, включающий определение теплопроводности однородных изотропных твердых материалов. С помощью этого метода можно измерять значения теплопроводности в диапазоне от 0,1 до 1000 (мм) ² ·с⁻¹ при температурах от приблизительно 75 до 2800 К.
Стандарт ASTM E2585 для определения температуропроводности методом вспышки является дополнением к данному методу испытаний и содержит подробную информацию о применении метода вспышки. Эти два стандарта дополняют друг друга.
Этот метод испытаний представляет собой более подробную форму стандартного метода испытаний ASTM C714 и применим к гораздо более широкому диапазону материалов, применений и температур, а точность измерений повышается.
Этот метод испытаний предназначен для широкого спектра конструкций устройств. В таком методе испытаний нецелесообразно описывать детали конструкции и процедуры, охватывающие все ситуации, которые могут представлять сложность для человека, не обладающего соответствующими техническими знаниями, или ограничивать исследования и разработки усовершенствованиями базовой технологии.
Данный метод испытаний применим к измерениям, проводимым на практически полностью плотных (предпочтительно, но допускается и низкая пористость), однородных и изотропных твёрдых материалах, непрозрачных для приложенного импульса энергии. Опыт показывает, что некоторые отклонения от этих строгих правил могут быть учтены при тщательном и адекватном планировании эксперимента, что может значительно повысить эффективность метода.
Температуропроводность является важным переходным тепловым свойством, необходимым для таких целей, как проектирование, определение безопасной рабочей температуры, управление технологическим процессом и обеспечение качества.
Метод вспышки используется для измерения температуропроводности широкого спектра твёрдых материалов. Он особенно выгоден благодаря простой геометрии образца, малым размерам образца, скорости измерения и простоте использования.
При определенных жестких условиях, когда метод применяется количественно, можно определить удельную теплоемкость однородного, изотропного, непрозрачного твердого образца. Результаты термодиффузии, наряду с соответствующими значениями удельной теплоемкости и плотности, могут быть использованы для расчета теплопроводности, во многих случаях согласно соотношениям, приведенным в стандарте.
Для целей настоящего стандарта теплопроводность твердого материала – это скорость равномерного теплового потока через единичную толщину бесконечной пластины однородного материала, перпендикулярного поверхности, возникающая при единичной разнице температур. Поскольку эта характеристика изменяется с температурой, ее следует определять через определенное среднее значение температуры. Температуропроводность твердого материала определяется путем деления теплопроводности на произведение его плотности и теплоемкости на единицу массы.
В ходе испытания небольшой тонкий дисковый образец подвергается воздействию кратковременного импульса излучения высокой интенсивности. Энергия импульса поглощается передней поверхностью образца, и регистрируется повышение температуры на задней поверхности (термокривая). Значение температуропроводности рассчитывается по толщине образца и времени, необходимому для достижения температурой на задней поверхности заданного процента от максимального значения. Если необходимо определить температуропроводность образца в заданном диапазоне температур, измерение необходимо повторить при каждой соответствующей температуре. Данный метод испытаний подробно описан в ряде публикаций и обзорных статей. Краткое изложение теории приведено в стандартном приложении (Приложение X1).
Типичный образец представляет собой тонкий круглый диск с площадью передней поверхности, меньшей площади энергетического пучка. Диаметр образцов обычно составляет от 10 до 12,5 мм (в особых случаях могут использоваться образцы размером от 6 до 30 мм). Оптимальная толщина зависит от величины предполагаемой термодиффузии и должна быть выбрана таким образом, чтобы время достижения половины максимальной температуры находилось в диапазоне от 10 до 1000 мс. При более высоких температурах предпочтительны более тонкие образцы для минимизации поправок на тепловые потери, но образцы всегда должны быть достаточно толстыми, чтобы представлять исследуемый материал. Толщина обычно составляет от 1 до 6 мм.
Образцы следует готовить таким образом, чтобы их поверхности были плоскими и параллельными в пределах 0,5% от их толщины, чтобы погрешность термодиффузии, обусловленная измеренной средней толщиной, не превышала 1%. Следует избегать неровностей (кратеров, царапин, отметин) на обеих поверхностях.
Перед проведением измерений рекомендуется нанести очень тонкое равномерное покрытие из графита или другого материала с высокой излучательной способностью на обе поверхности испытуемого образца. Покрытие можно наносить такими методами, как напыление, окраска или распыление. Это повышает способность образца поглощать приложенную энергию, особенно для материалов с высокой отражающей способностью. Для прозрачных материалов сначала следует нанести слой золота, серебра или другого непрозрачного материала, а затем графитовое покрытие. Для некоторых непрозрачных отражающих материалов пескоструйная обработка поверхности может обеспечить достаточное поглощение ударов и излучательную способность, особенно при высоких температурах, когда покрытия могут быть нестабильными или вступать в реакцию с материалом.
Основными компонентами устройства, используемого в испытаниях, являются источник вспышки, держатель образца, защитный кожух (опционально), датчик температуры и регистратор.
Наша организация, работающая много лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, располагает квалифицированной командой и обширной инфраструктурой для проведения испытаний, измерений и анализа в широком спектре областей для предприятий всех секторов экономики. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM E1461 «Термодиффузия методом вспышки».
Вы можете попросить нас заполнить нашу форму, чтобы записаться на прием, получить более подробную информацию или запросить оценку.
