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熱線法(Hot Wire Method，HWM)通過測試材料溫升與時間的函數(shù)關(guān)系來計算導(dǎo)熱系數(shù)，并可同時得到材料的比熱與熱擴(kuò)散率，一般分為十字熱線法與平行熱線法。

圖1所示為雙試樣十字熱線法導(dǎo)熱系數(shù)測試原理圖及連接電路。

圖1 雙試樣十字熱線法測試導(dǎo)熱系數(shù)原理（左0及連接電路（右）示意圖

將試樣控制在規(guī)定溫度，再將功率恒定的線狀電導(dǎo)體埋在兩塊待測試樣的平整表面間，通過測量兩個時間點的溫度變化計算試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。平行熱線法則是測量接觸面某一特定位置一段時間內(nèi)的動態(tài)溫升來計算導(dǎo)熱系數(shù)，測試時熱電偶應(yīng)平行地安裝于距熱線特定距離的位置。

使用十字熱線法測試導(dǎo)熱系數(shù)時，采用下式進(jìn)行計算

 （2）

式中：λ為試樣導(dǎo)熱系數(shù)，W·m-1·K-1；V為熱線單位長度的電壓降，V·m-1；I為電流，A；t1和t2為測試時間，min；Δθ1和Δθ2為熱線的溫升，K。國內(nèi)外幾種典型的熱線法導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置如表1所示。

表1 國內(nèi)外典型熱線法導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置基本參數(shù)

采用熱線法測試導(dǎo)熱系數(shù)時，單溫度單次測試一般需要15min，測試溫度可以達(dá)到1600℃，測試過程中爐內(nèi)溫度波動應(yīng)小于10℃。十字熱線法一般可以測試導(dǎo)熱系數(shù)小于1.5W·m-1·K-1的耐火材料，平行熱線法可以測試導(dǎo)熱系數(shù)小于25W·m-1·K-1的耐火材料?？梢姛峋€法具有測試范圍大、溫域?qū)挕⒅芷诙痰奶攸c，且可測試不定形材料的導(dǎo)熱系數(shù)，對測試環(huán)境的要求也較低，是快速測試中的常用方法。但在絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的測試中，熱線法的測試重復(fù)性較差，準(zhǔn)確度也不及穩(wěn)態(tài)法的。此外，瞬態(tài)熱線法常用來測試某些氣體及液體的導(dǎo)熱系數(shù)，是公認(rèn)的氣體及液體導(dǎo)熱系數(shù)測試的經(jīng)典方法。

瞬態(tài)平面熱源法(Transient Plate Source Method，TPS)是1991年，由瑞典科學(xué)家Gustafsson在熱線法與熱帶法基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一項導(dǎo)熱系數(shù)測試專利技術(shù)，又被稱為Hot Disk法。

瞬態(tài)平面熱源法采用電阻元件作為加熱源，其熱源的結(jié)構(gòu)是一個緊密彎曲成螺旋狀的同心圓環(huán)，并在圓環(huán)的兩面覆蓋有保護(hù)層，形成一個平面式熱源，既可以在試樣中形成良好接觸并提供均勻的熱量，還可以作為溫度傳感器反饋溫度變化信息，計算熱擴(kuò)散系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)。

表2給出了國內(nèi)幾種典型瞬態(tài)平面熱源法導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置的基本參數(shù)，可知，瞬態(tài)平面熱源法具有測試范圍大、精度高、周期短的特點。

表2 國內(nèi)典型瞬態(tài)平面熱源法導(dǎo)熱系數(shù)測量裝置基本參數(shù)

國標(biāo)顯示，瞬態(tài)平面熱源法適用的導(dǎo)熱系數(shù)范圍為0.01~500W·m-1·K-1，測試溫度范圍為-200~300℃，可用于低溫測試，在準(zhǔn)確度上，不同設(shè)備的測試偏差小于5％，且與防護(hù)熱板法的測試結(jié)果偏差不大。此外，瞬態(tài)平面熱源法適用材料范圍廣，只需材料有相對平整的表面即可，可用來測試固體、液體、粉末、薄膜、涂層、各向異性材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

激光閃射法(Laser Flash Method，LFM)，又稱為閃光法，最早由PARKER及JENKINS在1961年提出。薄圓片試樣受到均勻的高強(qiáng)度脈沖輻射，正面吸收脈沖的能量會一維地傳遞到背面，通過測量試樣厚度和背面溫度達(dá)到最大值一半所需的時間，就可以計算出試樣的熱擴(kuò)散系數(shù)，同時利用吸收能量與溫度變化的關(guān)系計算出試樣的比熱容，并根據(jù)下式計算出試樣的熱擴(kuò)散系數(shù)，再結(jié)合式(1)中比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系，計算出試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。

 （3）

式中：κ為熱擴(kuò)散系數(shù)，m2·s-1；L為待測試樣厚度，m；t1/2為半溫升時間，s。

表3給出了國外幾種激光閃射法導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置的基本參數(shù)。

表3 國外典型激光閃射法導(dǎo)熱系數(shù)測試裝置基本參數(shù)

由表3可見，相比于其他測試方法，激光閃射法測試范圍大、溫域?qū)?、周期短，熱擴(kuò)散系數(shù)與比熱容的測試精度分別約為3％和5％，測試結(jié)果較為準(zhǔn)確。另外，激光閃射法還具有試樣尺寸小、材料適應(yīng)性廣的特點，適用于測試金屬及合金等均勻非透明固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)，在合適的況下，還可測試非均相復(fù)合材料、多層材料、半透明材料、涂層材料、液體等的導(dǎo)熱系數(shù)。