DRX-II-PS型导热系数测定仪
一:仪器概述
该热物性测试仪采用先进的瞬变平面热源法及纵向热流技术,具有方便、快捷、的特点,可用来测量各种不同类型材料的热导率、热扩散率以及热熔,适用的热导系数范围0.015-100W/MK之间,适用样品类型:固体、粉末、涂层、薄膜、液体、各向异性材料等多种不同形式材料。参照标准GB5598-85,GB3399-82,GB11205-89. 适应ASTM D5470,但它也使用热结构-函数分析以使结果更,符合MIL-I-49456A,绝缘片材,导热树脂,热导玻纤等。
该仪器可自动测试薄的导热材料的热阻抗与热导率参数。这些材料一般在电子封装业普遍使用,也可以测试一些软的或硬的、半液体或粘性的材料。热导率是描述材料热传导性能的重要参数。仪器通常可以适应测定热导率范围从高到中等的材料,接触压力范围在10~550psi(70~3800Kpa)手动加压或液压,样品温度范围为15~70℃,也可到600—1000℃,后者需要定制装置。
二:主要技术参数
1. 样品尺寸:直径10-30mm,厚度2-10mm
2. 导热系数范围:0.005—100 W/mK,精度3%,精度≤±3%,重复性≤±1%
3.热扩散率测量精度:5%
4.比热测量精度:7%(需配比热测试模块)
5. 温度范围:室温—1000度(精度±1摄氏度)
6.配有完整的测试系统及软件平台。
7.操作采用全自动热分析测试软件,快速准确对样品进行试验过程参数分析和报告输出。
三:原理简介
热流测量能提供一些只靠温度测量是无法得到的、非常重要而且详 尽的数据,DRX-II系列热流仪因为采用校准装置而使其具备了极高精度和准确性。其操作也非常的简便。DRX-II系列热流仪广泛应许多行业。原理:热流分析基于以下原理:如果一薄片的热传导率为λ(kcal/mh℃),厚度为d(m),将其接触在热辐射物表面。当达到平衡后,穿过薄片的热传导强度Q(kcal/m2•h或W/ m2)可由以下公式得出:
Q=λ/d ×△T
式中△T=薄片两边的温度差,λ,d均为已知数据。
主要特点
1. 全自动操作,包括软件
2. 可选固定平行板或悬浮测试板(根据用户需要定)
3. 可选样品---温度控制与温度批测试
4. 标准计算机接口
5. 内置校验程序
所有的测试参数以及过程均通过人机交互图形界面软件控制。接触压力与样品温度可以自动测定与控制,数据显示简单清晰,并绘制热参数对厚度的曲线图。通过这些数据可以决定表面接触热阻以及热导率。测试时间可以自动控制以使时间与精度两者得到好权衡。设备需要配置温度控制的循环冷却水浴,以及一台联想台式电脑,用于运行Windows-XP,电脑与测试设备通过专用接口连接,电源为220VAC/50Hz。
四:数据处理及操作
一:标准测试方法
1:仪器对薄的电绝缘材料热阻的测试方法,可以应用于厚度在0.02~30mm导热性单体或复合片材。“热导”只适用于均质材料。导热绝缘材料通常是复合材料,其中包括:填料、黏合剂、增强剂,例如:玻璃纤维网状结构或是聚合物薄膜铺层。为了避免混乱,使用“表面热导”来衡量均质和非均质材料。计算热导有一限制条件:必须测量试样的厚度。热阻的测量数据受到以下因素影响:相关的压力、试样表面特性和其他的传热方式。
参考文献:
ASTM标准:D374,固体电绝缘材料的厚度测试方法;E691,处理实验室研究的实例,确定测试方法的性。E1225,利用G-C-L热流动技术测量固体热导。
军事标准:MIL-I-49456A,绝缘片材,导热树脂,热导玻纤增强。
标准GB5598-85《氧化铍瓷导热系数测试方法》等。
2:关于试样的定义:
1、平均温度(表面),n-面积测量表示温度
2、复合材料,由不同部分构成的材料,各部分可以对材料的性能贡献是成比例的,或是有协同效应。
3、热加速器/传感器,由绝缘线圈装配组成,可以提供可测量的热量并可以应用于判断温度。
4、均质材料,材料具有稳定的性能,其性能与材料的位置不成函数关系。
5、热导系数(λ),热导的时速,在稳定条件下,通过单元面积的热流。每单元温度斜率在垂直该面积上。
6、热阻(θ),材料对热流动的阻碍。
7、界面热阻(RI),温度的不同会在试样表面之间的相关扁平面上产生热流动。试样的冷热表面得到了测量。
8、热阻系数,它是热导的倒数。在稳定状态条件下,在与单元热流等温面垂直方向上的斜率。
3:符号的定义
1、λ-热导,W/m·k
2、 -与试样相关的高温面的温度,K
3、 -与试样相关的低温面的温度,K
5、A-试样面积,m2
6、X-试样厚度,m
7、Q-热流速,W(J)/S
8、q-热流或单位面积上的热流密度,W/ m2
9、α-加速器/传感线圈的电绝缘温度系数
10、I-电流,A
11、θ-热阻,K·m2/W
在没有使用热量计时,热流用以下公式计算:
Q:热流量 W
V:加热器的电压
I:加热器的电流
2、试样导热系数的计算
Q:热流,
d:试样厚度,
A:试样受热面积,
TH :试样热面温度,
TC:试样冷面温度,
从单层或是多层试Q样的热阻—各自的试样厚度的平面图中得到热导。在平面图中X轴表示试样厚度值,Y轴表示试样热阻值。
热阻-厚度曲线是一条直线,其斜率是表面热导的倒数。在零厚度处的截距是界面热阻,RI是试样的特性。
另一种方法是用小平方值法计算斜率和截距。
五:软件的操作及安装
1:软件的操作环境:windowsxp/sp2简体中文操作系统,office2003完整安装。
2:用随机所带光盘,按提示安装到指定文件路径。
3:软件升级到网站 下载相关控件或与我公司技术部联系。
4:软件软件操作全中文式。随机所带光盘有说明。
六:设备配置
1、测试主机 一台
2、计算机(带打印机) 一套(用户自备)
3、测试软件 一套(光盘)
5、数据处理装置 一台
6、说明书 一份
7、合格证 一份
激光导热仪是利用激光脉冲加热样品下表面,并通过红外检测器测量样品上表面温度变化计算得出热扩散系数;
结合样品的表观密度值和比热(可由激光法测定,亦可由DSC测定),计算可得到材料的热导率,是一种快速的非接触式测量热导率的仪器。
激光导热仪测试的相关标准:
ASTME1461通过闪光法测定热扩散率的标准试验方法。
激光导热仪的应用范围:
激光闪射导热测试方法所要求的样品尺寸小,测量速度快,精度高;
能够覆盖<0.1-2000W/m*K(从较低导热系数的聚合物,到超高导热的金刚石)的宽广的导热系数测量范围,测量温度范围宽,样品适应面广;
不仅能测量普通固体样品的导热性能,通过使用合适的夹具或样品容器并选用合适的热学计算模型;
还可测量诸如液体、粉末、纤维、薄膜、熔融金属、膏状材料、基质上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热扩散系数并进而计算导热系数。
激光导热仪的试验原理:
激光导热仪由激光源在瞬间发射一束激光脉冲,均匀照射在样品下表面;
使其表层吸收光能后温度瞬时升高,并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端(上表面)传播。
使用红外检测器连续测量上表面中心部位的相应温升过程,得到类似于右下图的温度(检测器信号)升高对时间的关系曲线。
生产型企业(保温材料生产企业)可以依据相关国家或行业标准选择不同测量方法的导热仪。
如国家标准GB/T10294-2008(绝热材料稳态热阻及有关特性的测定)中所规定的是稳态法—防护热板法和GBT10295-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法等。
用户在选择导热仪产品是可从以下几点参考:
1.改变试样厚度,测量条件不变,其导热系数测量值应基本一致。
2.环境温度在允许范围内波动,测试结果的重复性如何。
3.仪器的自动化程度及设计理念的先进性。
4.采用国家标准参比板实验测量数据的准确性和重复性等。
5.可以选择与国际知名厂商的导热系数测量仪器进行全使用温度段的校对等。
导热系数的测量有稳态和动态两种方法。稳态法又有热流计法和防护热板法之分。
比较其他测量方法,防护热板法的测量速度相对较慢,但测量精确度高,测试数据稳定重现性好,是保温材料导热系数测试的仲裁方案。
防护热板法导热系数测量仪,是稳态测量法的一种。
适合在高温情况下测量材料的导热系数。
该导热仪以全新的设计理念,结合新材料,新工艺,是创新思维在精密仪器设计的实践,整个测试过程自动完成。