闪光法测试压缩膨胀石墨热导率探讨

闪光法是广泛使用的测量材料的热扩散系数的方法。压缩膨胀石墨是具有各向异性的一种高导热复合材料。理论上闪光法并不适用于测试复合材料的热导率,但在实际的研究工作中该方法被广泛采用。本研究用闪光法测试了不同厚度和密度的压缩膨胀石墨,使用单因素方差分析,发现在实验的范围内样品厚度对其测量数据并无显著影响。结合复合材料的结构特点,认为闪光法可用于压缩膨胀石墨的热导率测试。同时也发现密度对压缩膨胀石墨导热性影响显著。     

含碳耐火材料的热扩散系数

为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结构有关,石墨含量对热扩散系数影响最为显著,材料的热扩散系数随石墨含量的增加而增大;另外含碳耐火材料中氧化物的组成也会影响材料的热扩散系数。     

石墨-石膏基吸波复合材料的制备与性能

采用弓形反射率测试系统等现代测试手段,通过测试复合材料在2～18GHz频率范围内的吸波性能和力学性能,研究了石墨掺量、试样厚度对石膏基吸波复合材料吸波性能的影响以及石墨掺量对力学性能的影响.研究表明,石墨-石膏基材料在2～18GHz具有较好的吸波性能,厚度一定,当石墨掺量为25wt％时试样吸波性能最佳;增大厚度有利于提高试样的吸波性能,掺量20wt％,厚度为20mm的试样小于-5dB的连续带宽高达15.68GHz;复合材料的力学性能随石墨掺量的增加而逐渐减小,掺量为40wt％时,其28d的抗压和抗折强度与空白试样相比分别下降了67.9％和76％.     

两种沥青炭微观结构和性能的对比研究

将高温煤沥青和浸溃荆沥青在92MPa下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理；测试了所得沥青炭的体积密度、开孔率、比表面积（SBET）；利用扫描电子显微镜（SEM）观察了所得沥青炭的显微结构；利用X射线衍射方法（XRD）检测了所得沥青炭石墨化处理后的石墨化度；测试了所得沥青炭的氧化性能；测试了沥青炭试样的比热容、导热系数、热扩散率和线膨胀系数。结果表明：在92MPa下，两种沥青炭有着相近的密度和开孔率；浸渍剂沥青炭的SBEt高于高温煤沥青炭；浸渍荆沥青炭为流线型结构，高温煤沥青炭为镶嵌型和域型并存的结构；流线型结构沥青炭石墨化度较高；高温煤沥青炭的抗氧化性能要好于浸溃荆沥青炭；随着沥青炭石墨化程度的增大，比热客、导热系数、热扩散率都增大，而线膨胀系数减小。     

石墨对磷酸盐胶黏剂性能的影响

以磷酸盐胶黏剂、片层石墨为主要原材料,制备了一种含石墨磷酸盐胶黏剂。通过差热(DSC)、拉力机、激光导热仪分析了石墨对磷酸盐胶黏剂的影响。结果表明:当石墨含量低时,对磷酸盐胶黏剂剪切强度没有影响,处理温度为300℃时,剪切强度达到最大值,当处理温度高于500℃时,石墨被氧化,磷酸盐基体强度降低;常温热扩散系数随着石墨含量增加而提高,空气环境下热扩散系数随温度升高而降低,氮气环境下高温处理后热扩散系数无明显变化。     

热扩散系数的测定能力验证样品研究

依据CNAS-GL003:2018《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》规定,采用单因子方差分析法对制备的两种不同厚度的石墨片样品组在五个不同温度点下进行均匀性、稳定性检验。通过检验,制备样品的均匀性、稳定性均符合要求。通过该项目的研究,制备了均匀性、稳定性符合要求的热扩散系数测定能力验证样品,可以用于评估实验室热扩散系数的检测能力。     

膨润土-石墨混合材料导热性能试验研究

压实纯膨润土的导热性能较差,常需添加石墨等导热性质好的材料制备混合型缓冲材料,以提高高放废物地质处置库中放射性废物衰变热的传导效率.使用Hot disk TPS2500s热常数分析仪测定不同温度条件下干燥膨润土-石墨混合材料的导热系数、热扩散系数和体积比热,分析石墨含量、温度与混合材料导热性能参数的关系.试验结果表明,石墨可有效提高膨润土的导热系数、热扩散系数,添加30％ ～35％的石墨可使干燥高庙子(GMZ)钠基膨润土(ρd=(1.75±0.5)g/cm3)的导热系数达到与北山花岗岩相当的水平;温度对膨润土及混合材料的导热系数影响不大,混合材料的热扩散系数随温度升高而降低,体积比热随温度升高而增大.     

石墨/聚酰亚胺复合材料的热性能研究

以石墨填充聚酰亚胺(PI)复合材料为研究对象,考察了温度和石墨用量对石墨/PI复合材料的比热容、热导率和热扩散系数的影响。实验表明,升温速率、载气N2流速和样品质量是影响PI复合材料比热容的主要因素;PI复合材料的比热容随石墨用量的增加而降低,PI复合材料的热导率和热扩散系数都随石墨用量的增加而增大;随着温度的升高,PI复合材料与无机复合材料的比热容和热导率变化规律相同;而PI复合材料与无机复合材料的热扩散率变化规律却不同。     

碳化硅材料热扩散系数的外推法应用研究

随着计算机技术、微电子技术和激光技术的快速发展,为实现非稳态法中的激光闪光法测量提供了良好的技术支持。本文利用NETZSCH LFA 427设备在室温环境下,通过改变电压强度和脉冲宽度的值,得到一系列碳化硅材料的等效热扩散系数,通过外推法得到样品的固有热扩散系数。其次,探究了碳化硅样品厚度对热扩散系数测量结果的影响,从热穿透深度的角度解释了不同厚度样品测量结果偏差的原因,并给出了样品厚度的选择原则。同时解释了在高脉冲积分下,测得样品热扩散系数结果偏小的原因,由此可说明,通过实验测量和理论外推相结合的方法,得到了更准确的热扩散系数结果。     

岩心热扩散系数测定与研究

热扩散系数是石油工业中广泛使用的基础数据,是数模计算时必不可少的热物性参数。为认识盖层岩心、油层岩心和天然岩心热扩散系数的特征,开展了室内热扩散系数测定实验,通过连续测量不同岩心上表面的温升过程,得出了热扩散系数随温度的变化曲线,对比分析了不同种类岩心热扩散系数随温度的变化规律。结果表明,随着温度的升高,热扩散系数降低,不同岩心热扩散系数不同,但范围变化不大。胶结程度好、致密的岩心,热扩散系数略大一些。岩心热扩散系数的测定和研究在稠油热采机理认识以及油藏数值模拟方面具有重要意义。     

强化三元混合熔盐的传热性能的实验研究

太阳能发电技术中传热性能的优劣影响着太阳能的利用程度。选用石墨作为强化相变材料传热性能的添加剂与三元混合熔盐（K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃）按照石墨质量分数为5%、10%、15%进行混合制备,使用TC3000通用型导热系数测试仪测定16种试样的导热系数。并测试经历300次循环储能、释能实验试样的导热系数循环稳定性。实验结果表明：添加石墨后的混合相变材料导热系数最高可提升至原混合材料的3.38倍,当石墨的质量分数为15%时,混合相变材料的导热系数最大。在经历300次储能、释能实验后,材料的导热系数基本保持稳定,变化浮动不高于15%。石墨作为强化材料的添加剂,可有效提升强化材料的传热性能,具有实际工程的应用价值。     

非金属材料高温试样与热电偶的粘接

在铸造领域中,应用激光技术测量造型材料的热物理参数(比热、热扩散、导热系数)。测量时,温度信号靠粘接在试样背表面的热电偶直接输入到测量电路中。由于造型材料多数为强度较低、粒度较大的混合材料制成,且测试温度较高,因而给热电偶的粘接带来很大困难。在高温测试时,往往由     

石墨化无烟煤配入量对炭块性能的影响

将石墨化无烟煤经破碎、筛分和磨粉处理后,按照不同比例配入炭块配料中,研究了石墨化无烟煤配入量对炭块性能的影响。结果表明,随着炭块试样中石墨化无烟煤配入量的增加,试样的体积密度提高、耐压强度降低、抗氧化性能改善。在多数情况下,加入石墨化无烟煤能提高试样的导热系数,降低试样的铁水熔蚀指数;石墨化无烟煤加入量在50%,且以颗粒的形式加入时,试样有最大导热系数,此时试样的抗铁水熔蚀性能也最好。加入石墨化无烟煤的试样,耐碱性全部为优。     

石墨含量对镁碳砖抗氧化性能的影响

以镁砂和鳞片石墨为主要原料,以树脂为结合剂制备了不同石墨含量的镁碳耐火材料。研究了石墨含量和氧化温度对镁碳耐火材料抗氧化性能的影响。并利用氧化模型计算了不同石墨含量镁碳砖的氧化率。结果表明:随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的体积密度降低,显气孔率升高。经900℃碳化后,镁碳砖试样的体积密度较碳化前降低,显气孔率升高。在1 400℃氧化后的镁碳砖试样脱碳层厚度随着石墨含量的增加而减小;而在1 000℃氧化后,石墨含量对脱碳层厚度影响不大。氧化模型结果表明,随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的氧化率逐渐降低,抗氧化性增加。     

Mn对Al2O3-ZrO2-C耐火材料抗氧化性的影响

固定主要原料烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨,添加剂Al粉、Si粉以及结合剂热固性酚醛树脂等的加入量,加入不同量的Mn配制成Mn、C质量比不同的Al2O3-ZrO2-C试样,埋炭烧成后检测各试样的抗氧化性.结果表明试样的氧化层厚度先随Mn加入量的增加(即Mn与C质量比的增大)而减小,即抗氧化性提高;至Mn与C质量比为14时,氧化层厚度最小,即抗氧化性最佳;当Mn含量继续增加时,氧化层厚度又开始增加,即抗氧化性降低.     

低碳镁碳质耐火材料的抗氧化性研究

比较了石墨含量(质量分数)分别为0、2%、4%、6%和12%的镁碳试样氧化后的质量损失率和脱碳层厚度,并用XRD分析了氧化后试样脱碳部位和未脱碳部位的物相组成,用金相显微镜观察了氧化后试样的形貌。结果表明:质量损失率与石墨含量成正比,石墨含量增加,质量损失率变大;石墨含量低的试样脱碳层厚度比较接近,脱碳层厚度为4~5mm,比石墨含量为12%的镁碳材料脱碳层厚度小一半,具有明显的抗氧化性能。     

白炭黑和偶联剂Si-69对全钢基部胶料热扩散系数的影响

用激光导热仪于20～140℃分别测试了填充不同量白炭黑和白炭黑/硅烷偶联剂Si-69的天然橡胶的热扩散系数.结果表明,胶料的热扩散系数随着白炭黑/Si-69填充量的增加而增大.且与温度大致呈线性变化趋势.白炭黑在Si-69的表面改性作用下,能与胶料分子链形成较好的导热网络结构,使其在天然橡胶基质中的分散程度得到改善,从而使胶料的热扩散系数得以提高.     

白炭黑和Si-69对全钢基部胶料热扩散系数的影响

青岛科技大学的马莲湘等人采用激光导热仪于20—140℃分别测试了填充不同量白炭黑／Si-69的天然橡胶的热扩散系数。结果表明,胶料的热扩散系数随着白炭黑／Si-69填充量的增加而增大,且与温度呈线性变化趋势;白炭黑在Si-69的表面改性作用下,能与胶料分子链形成较好的导热网络结构,使其在天然橡胶基质中的分散程度得到改善,从而使胶料的热扩散系数得以提高。     

树脂及石墨含量对MgO-C砖密度及氧化性的影响

研究了树脂种类、含量及石墨含量对MgO-C耐火材料物理及力学性能的影响,如密度、气孔率及强度。加入不同量的石墨和树脂制备试样,在空气中,温度从900℃变化到1300℃,用热重仪等温研究了试样的氧化特性。结果表明:低粘度树脂改善了压缩性,并降低了强度。增加树脂含量有助于改善压缩性,但在600℃预加热后造成气孔率较高,结果表明,随着石墨含量增加,热处理后试样的气孔率及密度下降。在氧化过程中,开始失重率较高,随着脱碳层厚度增加,失重率逐渐降低。石墨含量较高增加了失重,但降低了氧化层厚度。     

RMI法制备C/C-SiC炭陶复合材料的热学性能研究

以针刺网胎无纬布为预制体,采用压力浸渍树脂/炭化工艺结合反应熔体浸渗法(RMI)快速制备C/C-SiC炭陶复合材料。研究了炭陶复合材料在室温~800℃时的热扩散系数、比热容和导热系数等热学性能参数和在室温~1 000℃时的热膨胀系数。结果表明:x-y向(平面方向)和z向(厚度方向)的比热容和热膨胀系数呈非线性增大,而热扩散系数和导热系数则呈非线性降低;x-y向的热扩散系数及导热系数明显大于z向,表明炭陶材料呈各向异性;1 000℃时x-y向平均热膨胀系数为1.506×10~(-6)/℃,低于z向的平均热膨胀系数(3.666×10~(-6)/℃)。