Tiêu chuẩn "ASTM E1461 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định hệ số khuếch tán nhiệt bằng phương pháp chớp nhoáng", do Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) phát triển, mô tả một phương pháp thử nghiệm chủ yếu liên quan đến việc xác định hệ số khuếch tán nhiệt của các vật liệu rắn đồng nhất, đẳng hướng. Các giá trị hệ số khuếch tán nhiệt trong khoảng từ 0,1 đến 1000 (mm) ² s⁻¹ có thể được đo bằng phương pháp thử nghiệm này ở nhiệt độ từ khoảng 75 đến 2800 K.
Tiêu chuẩn ASTM E2585 về Độ khuếch tán nhiệt bằng phương pháp Flash là tài liệu bổ sung cho phương pháp thử nghiệm này và cung cấp thông tin chi tiết về việc sử dụng phương pháp Flash. Hai tiêu chuẩn này bổ sung cho nhau.
Phương pháp thử nghiệm này là dạng chi tiết hơn của phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM C714 và có thể áp dụng cho nhiều loại vật liệu, ứng dụng và nhiệt độ hơn, đồng thời độ chính xác của phép đo cũng được tăng lên.
Phương pháp thử nghiệm này được thiết kế để cho phép áp dụng cho nhiều loại thiết kế thiết bị khác nhau. Phương pháp thử nghiệm này không thực tế khi chỉ định chi tiết về cấu trúc và quy trình để bao quát tất cả các tình huống có thể gây khó khăn cho người thiếu kiến thức kỹ thuật liên quan, hoặc hạn chế nghiên cứu và phát triển chỉ tập trung vào việc cải tiến kỹ thuật cơ bản.
Phương pháp thử nghiệm này áp dụng cho các phép đo được thực hiện trên vật liệu rắn gần như hoàn toàn đặc (tốt nhất là như vậy, nhưng độ xốp thấp cũng có thể chấp nhận được), đồng nhất và đẳng hướng, không cản trở xung năng lượng được áp dụng. Kinh nghiệm cho thấy một số sai lệch so với các quy tắc nghiêm ngặt này có thể được điều chỉnh thông qua thiết kế thử nghiệm cẩn thận và phù hợp, và có thể làm tăng đáng kể tính hữu ích của phương pháp.
Độ khuếch tán nhiệt là một đặc tính nhiệt tạm thời quan trọng cần thiết cho các mục đích như ứng dụng thiết kế, xác định nhiệt độ vận hành an toàn, kiểm soát quy trình và đảm bảo chất lượng.
Phương pháp flash được sử dụng để đo độ khuếch tán nhiệt của nhiều loại vật liệu rắn. Phương pháp này đặc biệt có ưu điểm nhờ hình dạng mẫu đơn giản, yêu cầu kích thước mẫu nhỏ, tốc độ đo nhanh và dễ sử dụng.
Trong một số điều kiện nghiêm ngặt, khi sử dụng phương pháp định lượng, có thể xác định được nhiệt dung riêng của một mẫu rắn đồng nhất, đẳng hướng, đục. Kết quả khuếch tán nhiệt, cùng với các giá trị nhiệt dung riêng và mật độ tương ứng, có thể được sử dụng để xác định độ dẫn nhiệt, trong nhiều trường hợp, theo các mối quan hệ được nêu trong tiêu chuẩn.
Trong phạm vi tiêu chuẩn này, độ dẫn nhiệt của vật liệu rắn là tốc độ dòng nhiệt ổn định theo thời gian qua một đơn vị độ dày của một tấm vật liệu đồng nhất vô hạn, vuông góc với bề mặt, do chênh lệch nhiệt độ đơn vị gây ra. Vì đặc tính này thay đổi theo nhiệt độ, nên nó phải được định nghĩa theo một nhiệt độ trung bình cụ thể. Độ khuếch tán nhiệt của vật liệu rắn được xác định bằng cách chia độ dẫn nhiệt cho tích của khối lượng riêng và nhiệt dung trên một đơn vị khối lượng.
Trong quá trình thử nghiệm, một mẫu đĩa mỏng, nhỏ được chiếu một xung năng lượng bức xạ cường độ cao, thời gian ngắn. Năng lượng của xung được hấp thụ ở bề mặt trước của mẫu, và sự gia tăng nhiệt độ mặt sau (đường cong nhiệt) kết quả được ghi lại. Giá trị khuếch tán nhiệt được tính toán dựa trên độ dày mẫu và thời gian cần thiết để nhiệt độ mặt sau tăng lên đến một tỷ lệ phần trăm nhất định so với giá trị cực đại. Nếu cần xác định độ khuếch tán nhiệt của mẫu trong một phạm vi nhiệt độ cụ thể, phép đo phải được lặp lại ở mỗi nhiệt độ liên quan. Phương pháp thử nghiệm này được mô tả chi tiết trong một số ấn phẩm và bài báo tổng quan. Tóm tắt lý thuyết được bao gồm trong phụ lục chuẩn (Phụ lục X1).
Mẫu điển hình là một đĩa tròn mỏng với diện tích bề mặt trước nhỏ hơn diện tích của chùm năng lượng. Các mẫu thường có đường kính từ 10 đến 12,5 mm (trong trường hợp đặc biệt, có thể sử dụng các mẫu nhỏ đến 6 mm và lớn đến 30 mm). Độ dày tối ưu phụ thuộc vào biên độ khuếch tán nhiệt ước tính và nên được lựa chọn sao cho thời gian đạt một nửa nhiệt độ tối đa nằm trong khoảng từ 10 đến 1000 ms. Các mẫu mỏng hơn được ưu tiên ở nhiệt độ cao hơn để giảm thiểu hiệu chỉnh tổn thất nhiệt, nhưng các mẫu phải luôn đủ dày để đại diện cho vật liệu thử nghiệm. Độ dày thường dao động từ 1 đến 6 mm.
Mẫu vật phải được chuẩn bị sao cho bề mặt phẳng và song song trong phạm vi 0,5% độ dày của chúng để giữ sai số khuếch tán nhiệt do độ dày trung bình đo được dưới 1%. Cần tránh các điểm bất thường (vết lõm, vết xước, vết hằn) trên cả hai bề mặt.
Trước khi thực hiện phép đo, nên phủ một lớp than chì hoặc vật liệu có độ phát xạ cao rất mỏng và đồng đều lên cả hai bề mặt của mẫu cần kiểm tra. Lớp phủ có thể được phủ bằng các phương pháp như phun, sơn hoặc phun. Điều này làm tăng khả năng hấp thụ năng lượng của mẫu, đặc biệt đối với các vật liệu có độ phản xạ cao. Đối với vật liệu trong suốt, nên phủ một lớp vàng, bạc hoặc các vật liệu mờ đục khác trước, sau đó phủ lớp than chì. Đối với một số vật liệu phản xạ mờ đục, việc phun cát bề mặt có thể cung cấp khả năng hấp thụ sốc và độ phát xạ đủ, đặc biệt là ở nhiệt độ cao, nơi lớp phủ có thể không ổn định hoặc phản ứng với vật liệu.
Các thành phần cơ bản của thiết bị được sử dụng trong các thử nghiệm là nguồn sáng, giá đỡ mẫu, vỏ bảo vệ môi trường (tùy chọn), máy dò nhiệt độ và máy ghi.
Tổ chức của chúng tôi, với kinh nghiệm hoạt động nhiều năm và luôn theo sát sự phát triển khoa học và công nghệ toàn cầu, sở hữu đội ngũ nhân viên lành nghề và cơ sở hạ tầng rộng lớn để thực hiện các thử nghiệm, đo lường và phân tích trong nhiều lĩnh vực cho các doanh nghiệp thuộc mọi ngành nghề. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo Tiêu chuẩn ASTM E1461 về Phương pháp Thử nghiệm Khuếch tán Nhiệt bằng Phương pháp Flash.
Bạn có thể yêu cầu chúng tôi điền vào mẫu của chúng tôi để có được một cuộc hẹn, để có thêm thông tin hoặc yêu cầu đánh giá.
