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열 확산율 및 레이저 플래시 방법

Overview

출처: 엘리스 S.D. 부키, 다니엘 N. 비티, 테일러 D. 스파크스,재료 과학 및 공학부, 유타 대학교, 솔트레이크시티, UT

레이저 플래시 방법(LFA)은 열 확산도, 재료 특이적 특성을 측정하는 데 사용되는 기술이다. 열 확산도(α)는 재료에 저장된 열의 양에 비해 얼마나 많은 열이 수행되는지의 비율입니다. 열전도도(), Equation 1 온도 그라데이션으로 인해 물질을 통해 얼마나 많은 열이 전달되는지, 다음과 같은 관계에 의해 관련된다.

Equation 2 (방정식 1)

여기서 ⍴ 재료의 밀도이고 Cp는 관심의 주어진 온도에서 재료의 특정 열 용량이다. 열 확산도와 열 전도도 는 재료가 열(열 에너지)을 전송하는 방법을 평가하고 온도 변화에 반응하는 데 사용되는 중요한 재료 특성입니다. 열 확산도 측정은 열 또는 레이저 플래시 방법에 의해 가장 일반적으로 얻어진다. 이 기법에서는 샘플이 한쪽에 레이저 또는 크세논 플래시로 맥동하여 가열되지만 다른 한쪽은 그렇지 않으므로 온도 그라데이션을 유도합니다. 이 온도 그라데이션은 샘플을 통해 반대편으로 가열하여 시료를 가열합니다. 반대편에 적외선 검출기는 열화상의 형태로 시간에 대한 온도 변화를 읽고보고합니다. 이러한 결과를 비교하고 최소 제곱 모델을 사용하여 이론적 예측에 적합한 후 열 확산도의 추정치가 얻어집니다.

레이저 플래시 방법은 다중 표준(ASTM, BS, JIS R)에 의해 지원되며 열 확산도를 결정하는 데 가장 널리 사용되는 유일한 방법입니다.

Procedure
  1. 기계를 켜고 워밍업 프로세스가 끝날 때까지 기다립니다(약 2시간).
  2. 검출기에서 나오는 질소 증기를 볼 수 있을 때까지 작은 깔때기를 사용하여 액체 질소로 검출기 구획을 채웁니다. 더 이상 증기가 나오지 않고 검출기를 닫을 때까지 액체가 정착하게 하십시오.
  3. 여러 지점에서 마이크로미터로 샘플의 두께를 측정하고 평균 두께와 표준 편차를 계산합니다. 샘플의 가장자리는 6mm에서 25.4mm 사이...

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Results

그림 1, 2 및 3은 철 표준 샘플의 LFA 실행에서 얻은 데이터를 보여줍니다. 그림 1과 2는 레이저 펄스 대 시간 플롯을 두 온도(48.2°C 및 600°C)를 표시합니다. 파란색 트레이스는 철 샘플로부터 수집된 레이저 펄스를 나타내고 얇은 빨간색 선은 코완 모델으로부터 계산된 펄스를 나타낸다. 두 온도 펄스는 잘 정의 된 표준 재료이기 때문에 모델에 잘 맞습니다. 일반적으로, 실험?...

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Application and Summary

레이저 플래시 방법은 열 에너지(레이저 소스에서)로 시료의 한쪽을 방사하고 다른 쪽에 IR 검출기를 배치하여 펄스를 픽업하는 것으로 구성된 열 확산성 측정을 위해 널리 사용되는 기술입니다. 다양한 모델의 온도가 넓은 범위에서 다양한 유형의 샘플을 측정할 수 있습니다. LFA는 상대적으로 작은 샘플을 필요로한다. 열 확산도가 아닌 열 전도도를 직접 측정하는 다른 도구에는 가드 핫 플레이?...

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Thermal DiffusivityLaser Flash MethodHeat TransferTemperature ChangesThermal ConductivityDensitySpecific Heat CapacityMetalPlasticLaser Flash AnalysisLFASample Preparation

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1:35

Principles of the Laser Flash Method

3:35

Laser Flash Measurement

7:31

Analysis of the Data

8:41

Applications

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