1 引言

導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料熱傳導(dǎo)能力的重要物理參數(shù)，是工程材料尤其是窯爐材料的熱物理特性之一。所以，準(zhǔn)確的測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)至關(guān)重要。我們實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有測(cè)試導(dǎo)熱系數(shù)的方法有穩(wěn)態(tài)熱流法以及激光閃射法，在這里我簡(jiǎn)單講述下對(duì)激光閃射法的一些理解。

2 測(cè)試原理

激光閃射法具有測(cè)量精度高，測(cè)試周期短和測(cè)試溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，激光閃光法測(cè)量材料導(dǎo)熱系數(shù)的原理是根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)K與熱擴(kuò)散系數(shù)a、比熱容C_p和體積密度p三者之間的關(guān)系, 如下面給你給出, 首先測(cè)出試樣的體積密度p, 然后分別或者同時(shí)測(cè)量出材料的熱擴(kuò)散系數(shù)a和比熱容C_p , 則可計(jì)算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)：

K=a·C_p·p

現(xiàn)我司使用的是德國(guó)耐馳（NEZSCH）儀器公司出品的LAF467型激光導(dǎo)熱儀。

激光閃射法直接測(cè)量的是材料的熱擴(kuò)散系數(shù)，而試樣本身的因素對(duì)其試驗(yàn)結(jié)果的影響大致有下列幾項(xiàng)：

2.1 樣品的結(jié)構(gòu)。樣品內(nèi)部組成應(yīng)均勻一致,上下表面必須平行光滑,厚度均勻一致.樣品與標(biāo)樣的表面結(jié)構(gòu)(光滑程度)盡量一致,如果樣品表面起伏或多孔,實(shí)際的表面積遠(yuǎn)大于表觀面積,通常很難找到表面狀態(tài)完全相同的參比物,因此測(cè)出的結(jié)果會(huì)與實(shí)際結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。

2.2 樣品厚度不一。另根據(jù)熱擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式a= 0.1388 * d₂ / t₅₀ ，厚度值準(zhǔn)確與否對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算精度影響極大（平方級(jí)關(guān)系），如果樣品前期厚度處理不均勻，測(cè)得厚度與實(shí)際平均厚度有偏差，會(huì)對(duì)結(jié)果造成極大的影響。

2.3 樣品厚度的選擇。其原則為使光能的透過(guò)時(shí)間（或t₅₀）保持在一個(gè)合理的范圍，因透過(guò)時(shí)間太長(zhǎng)（如低導(dǎo)熱材料制樣太厚），過(guò)程中熱損耗嚴(yán)重，將影響實(shí)驗(yàn)精度；透過(guò)時(shí)間太短（如高導(dǎo)熱材料制樣太薄），表面石墨涂覆層的影響將增大，所測(cè)熱擴(kuò)散系數(shù)可能偏低。

2.4 樣品表面涂覆。除了少數(shù)深色不透明、表面色澤均勻、反射率低的樣品外，對(duì)于一般的樣品均需進(jìn)行表面涂覆。涂覆材料通常使用石墨，如果標(biāo)樣與樣品涂覆程度不一，其表面吸收率和發(fā)射率也無(wú)法一致，在使用標(biāo)樣對(duì)比樣品比熱容時(shí)，就會(huì)存在誤差。且如果石墨涂層的厚度不一致，就無(wú)法保證材料表面的均勻有效遮覆，涂覆太厚，最終樣品將類(lèi)似于石墨樣品石墨的三層復(fù)合材料，尤其在樣品本身較薄、熱擴(kuò)散系數(shù)又較高的情況下，石墨層與界面層的熱阻不可忽略，將導(dǎo)致測(cè)得的熱擴(kuò)散系數(shù)偏低。

3 結(jié)論

本文探討了試樣對(duì)激光導(dǎo)熱系數(shù)的影響，目的在于在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，盡可能減小這些因素對(duì)結(jié)果影響，以提高導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試質(zhì)量。所以必須要加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)分析系統(tǒng)誤差的規(guī)律及其原因，并找到解決問(wèn)題的方法。

*** 以上內(nèi)容均為原創(chuàng)，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處 ***

MTT（美信檢測(cè)）是一家從事材料及零部件品質(zhì)檢驗(yàn)、鑒定、認(rèn)證及失效分析服務(wù)的第三方實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)址：czyx888.com，聯(lián)系電話：400-850-4050。