[发明专利]一种基于热丝法的高温无机非金属材料传热性能快速测试方法

说明书

本发明属于无机非金属材料传热性能测试领域，尤其涉及一种基于热丝法的高温无机非金属材料传热性能快速测试方法，包括如下步骤：调节两根B型热电偶至待测无机非金属材料的阈值距离；将待测无机非金属材料试样置于所述两根B型热电偶之间；设置双丝热丝法装置的控温参数；待无机非金属材料试样熔化后保温，并调节两根B型热电偶的间距至设定距离；调节两根B型热电偶的温度使两根B型热电偶之间产生温度梯度，并保持该温度一段时间，记录两根B型热电偶的功率；然后取平均功率，通过对比不同待测无机非金属材料试样的平均功率，可以确定无机非金属材料在高温下的相对传热性能的强弱；本发明方法简单，操作性强，测试速度快。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料传热性能测试领域，特别涉及一种基于热丝法的高温无机非金属材料传热性能快速测试方法。

背景技术

热丝法是通过单根B型热电偶完成加热和测温的一种技术。通过控制系统加热两根独立的B型热电偶，以实现不同温度梯度下的材料熔融和凝固行为的观察的技术，被称为双丝热丝法(Double Hot Thermocouple Technology)。由于双丝热丝法可以实现加热温度范围内(600～1700℃)的任意温度梯度，因此双丝热丝法在玻璃、陶瓷和钢铁生产领域得到广泛应用。例如，钢铁连铸过程中，熔融态连铸保护渣流入铸坯与水冷铜板间，由于铸坯与铜板间的温度梯度，形成凝固态度与熔融态共存的渣膜。而双丝热丝法可以模拟上述温度梯度，并通过摄像系统，原位观察渣膜的凝固以及结晶行为。

材料传热性能对玻璃、陶瓷、冶金和煤气化等行业工艺的顺行有着重要影响。例如，在包晶钢的连铸过程中，结晶器内渣膜的传热性能直接影响到初始凝固包晶反应及相变过程，进而影响铸坯表面质量。

平板法作为一种常见的无机非金属材料传热性能测试方法，在冶金、玻璃、陶瓷等领域被广泛应用。平板法的实验过程是将测试得到的温度梯度，代入傅立叶导热公式计算，得出通过样品的热流值。但平板法的样品制备要求较高，需要将样品制成一定厚度、表面平整的薄片。并且，平板法需要电阻炉作为热源(升温速度慢)，实验前期准备时间长。

为了克服平板法制样过程复杂和升温速度慢的问题，并基于双丝热丝法样品制备简单、升温速度快、测试温度范围广等优点，本发明公开了一种基于热丝法的高温无机非金属材料传热性能快速测试方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是：现有高温无机非金属材料传热性能测试方法中，样品制备过程复杂，测试过程耗时长的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于热丝法的高温无机非金属材料传热性能快速测试方法，包括以下步骤：

S1：调节双丝热丝法装置中两根B型热电偶，使两根B型热电偶相向运动，确保两根B型热电偶之间的水平间距为待测无机非金属材料的阈值距离；

S2：将待测无机非金属材料试样置于所述两根B型热电偶之间；

S3：设置双丝热丝法装置的控温参数，使两根B型热电偶的保温温度高于待测无机非金属材料试样的熔点；

S4：待测无机非金属材料试样熔化后，保温T₁s，并调节所述两根B型热电偶的间距到所述待测无机非金属材料对应的设定距离；

S5：通过双丝热丝法装置调节两根B型热电偶的温度，使得两根B型热电偶之间产生温度梯度，并保持该温度梯度T₂s，在T₂s的后ts开始记录两根B型热电偶的功率；

S6：所述S5温度梯度T₂s后，汇总温度梯度T₂s中后ts记录的两根B型热电偶的功率，取平均功率，记P_高为高温B型热电偶的平均功率，P_低为低温B型热电偶的平均功率；