金属高温导热系数测量方法

金属高温导热系数测量方法

国家标准 GB/T3651一2008 代替GB/T3651一1983 金属高温导热系数测量方法 Measuringmethodforthermalconduetivityofmetalathightemperature 2008-06-09发布 2008-12-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T3651一2008 前 言 本标准代替GB/T3651一1983《金属高温导热系数测量方法》 本标准与GB/T3651一1983相比,主要有以下变动 测试方法适用范围增加了片或板复合而成的金属复合材料; -对片或板复合而成的金属复合材料的尺寸做了要求; 标准中的压强单位由mmHg改为Pa，导热系数单位由calcm C-'改为 Wcm C一" -将附录A中测量设备的校准用参考材料规定为纯铁牌号YT3和不锈钢牌号 06Crl8Nil1Ti); 增加了测量记录及报告 本标准的附录A为资料性附录 本标准由有色金属工业协会提出 本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口 本标准由北京有色金属研究总院负责起草 本标准主要起草人吕宏,谢元锋,康志君,王玉民、李屹民 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 GB/T3651一1983
GB/T3651一2008 金属高温导热系数测量方法 范围 本标准规定了直接通电纵向热流法测量金属高温导热系数的测量原理、试样要求、测量设备及仪 器,测量步骤,数据处理及测量结果、测量记录和报告等 本标准适用于80C一900C温度范围内测量金属或合金无相变温度下的导热系数 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T1220不锈钢棒 GB/T2614镍铬-镍硅热电偶丝 GB/T8170数值修约规则 G;B/T9971原料纯铁 测量原理 3.1测量方法示意图见图1 公 V VWW 防热炉 绝热材料; 试样 均热管; 测量环境温度热电偶 测量试样温度热电偶 图1测量方法示意图 3.2棒状试样通以直流电流时,产生的焦耳热主要沿试样纵向向两端传导 达到热稳定状态后,认为 试样上是一维纵向热流,对试样和侧向环境间的热交换予以修正试样的导热系数由下式确定: 6.364×10U D(一eN 式中: C-l); 试样的导热系数,单位为瓦每厘米每摄氏度(wcm"
GB/T3651一2008 试样的工作区段平均长度;/-,单位为毫米(mm) 通人试样的直流电流,单位为安培(A utU 试样工作区段平均电压降;U E,UU分别为上的电压降,单位为毫伙(mV), 试样直径,单位为毫米(mm). 试样工作区段中点和端点间的温度差,单位为摄氏度C); -反映侧向热交换大小的系数; 标志试样和侧向环境温度差的函数,单位为摄氏度(C) 上式中4、N、E由下列各式确定: ？ =1g 3 N l02" A" lo2 c" N= to2 式中: -试样通电时试样端点、中点、另一端点的温度,单位为摄氏度(C); -试样通电时侧向环境端点,中点、另一端点的温度,单位为摄氏度(C); 试样不通电时试样端点、中点、另一端点的温度,单位为摄氏度(C); to1、to2、to3 试样不通电时侧向环境端点、中点、另一端点的温度,单位为摄氏度(C); l1、lo2、l03 试样不通电时试样端点和中点温度差,单位为摄氏度(C) -试样不通电时侧向环境端点和中点温度差,单位为摄氏度(C) 4 试样通电时侧向环境端点和中点温度差,单位为摄民度(C) N -试样不通电时标志试样和侧向环境温度差的函数,单位为摄氏度C). 试样要求 4.1试样数量 2 个以上 4.2试样尺寸 4.2.1被测试样为棒状时,应符合图2a)或图2b)的要求 4.2.2被测试样为丝状时,直径D为1n mm一3mm .2.3试样工作区段1为20mmm45mm 4. 对片或板复合而成的金属复合材料,其长度应为片或板厚度的20倍 4.2.4
GB/T3651一2008 单位为毫米 -(45)士0.01 220 00140 2 o(35)士0.01 L0.15:/×45 80120 b 图2棒状试样规格尺寸 测量设备及仪器 5.1测量设备 5.1.1用专门的管式防热炉时,试样侧向环境温度应与试样温度接近,以减小试样和侧向环境间的热 交换 防热炉内加金属均热管,防热管的纵向平均温度分布应接近样品平均温度 防热炉可采用对开 式,均热管横断面圆周上各点间温度差应小于5C 对防热炉温度进行自动恒温控制,控制精度为 士1.0C 试样和均热管之间填充绝热材料 用硬质绝热材料时,如用泡沫三氧化二铝时,需在绝热材料 5.1.2 与均热管之同填充软纤维绝热材料 测环境温度的热电偶焊在长条金属薄片上,金属薄片置于软纤维绝热材料中,与绝热材料有良好的 热接触 金属薄片距试样中心线距离应小于0.67. 绝热材料的导热系数和尺寸要保证e小于1 5.1.3测量试样温度的热电偶必须点焊在试样上,使热电偶和试样间有良好的热接触和电接触,保证 温度测量的可靠性 同时要求 小于0.01 . .1.4实验真空度不低于6.67×10-Pa. 5.1.5通人试样的直流电流稳流精度为士0.1%,波纹因数小于0.5% 5.2测温元件、仪器和量具 5.2.1用镍铬-镍硅热电偶测温电偶丝直径0.15mm一0.3mm,热偶丝材料应符合GB/T2614 要求 5.2.2用测量试样温度热电偶的同极性丝作为测量试样工作区段电位的引线 测量试样工作区段电 压降、热电偶热电势的仪器的最小分度为0.01mV 5.2.3测量通人试样直流电流的仪器的最小分度为0.01A 用相应精度的量具测量试样工作区段长度和试样直径D 测量步骤 当试样温度10min内变化小于0.5C时,认为被测系统达到了热稳定状态,达到稳定状态后测得 的数据有效 试样通人直流电流并达到热稳定状态后,对各点温度、电流和电压进行一次测量,改变电流的方向 后再对各点进行测量一次,电流两方向下各测量的平均值为实验值
GB/T3651一2008 6.3通过使用不同材料或不同尺寸的试样延伸棒和直流电流引线,在试样两端通电调控4,使其大小 在10C50C范围内 6.4通人试样的直流电流应使|N|小于5C 数据处理及测量结果 7.1将测量得到的数据分别代人(1)式(9)式,则得到金属材料无相变温度下的导热系数 7.2按GB/T8I170规定修约数据 7.3本方法所测量出的导热系数误差应小于士5% 根据各温度下导热系数的实测值求出温度与导热系数的关系(可用作图法),由此关系得出对应于 定温度下的导热系数值 测量记录和报告 8.1测量记录至少应包括下列主要内容 试样名称、材质,形状,批号,规格" a 热偶类型、尺寸、安放方式 b c 仪器型号、环境温度等; 渊量温度、试样的导热系数刹量值 d 测量日期、测量人员签字等 8.2 测量报告至少应包括下列主要内容 包括测量记录中的适当内容 a 测量方法所测导热系数值的误差; b 通过直流通电纵向热流法测量出的导热系数值,是在满足仪器要求的条件下测出,该测量结果 引用时需注明测量条件,如果不满足测量条件引用该测量结果,需要把不满足的条件列出 签发报告人签字
GB/T3651一2008 附 录A 资料性附录 测量设备的校准 A.1用轧制状态的Y3纯铁和06Crl8Ni11Ti不锈钢作为校准用参考材料来校准测量设备 材料的 化学成分分别符合GB/T9971和GB/T1220的规定 样品在1000C,1.33×10-'Pa真空中加热2h， 随炉缓冷至室温退火 以上样品导热系数的推荐值见表A.1 表A.1 导热系数/(w.cm-' C-) 温度/c YT3 06Crl8Nil1T 50 0.7076 0.1549 100 0.6783 0.1637 0,649o 0.171" 15o 200 0.6155 0.1796 250 0,5820 0.1871 300 0.5527 0.1947 350 0.5192 0.2022 400 0.4899 0.2093 0 4605 450 0.2169 500 0,4312 0.224o 55o 0.4032 0.2315 600 0,3789 0.2386 650 0.3567 0.2462 700 0.3375 0.2537 50 0.321 5 0.261 800 0.3094 0.2696 850 0,278o 0.3014 900 (0.2977 0.2868 注:表中括号内数据供参考 A.2在80C一900C温度范围内,对以上样品测得的导热系数值与上表推荐值偏差小于士5%,认为设 备可用