自焙碳塊的石墨化熱擴散系數(shù)與隨溫度有關系嗎？

自焙碳塊的石墨化熱擴散系數(shù)與隨溫度有關系嗎？

自焙碳塊的石墨化度G,同時得到石墨化度不同的自焙碳塊樣品,以備測定體積密度db、恒壓比熱容cp和熱擴散率α之用。(2)熱擴散系數(shù)α將石墨化度不同的自焙碳塊樣品制成聲φ10 mm×2 mm的圓片并置于熱擴散系數(shù)測定裝置中,抽真空后以100℃為間隔測定樣品任意時刻的后表面溫度。因樣品較小及高溫爐足以使樣品無熱損失,故據(jù)樣品后表面溫度隨時間的關系及溫度升高的最大值,并利用有關文獻的數(shù)據(jù)處理方法即可獲得石墨化度不同的自焙碳塊的熱擴散系數(shù)α隨溫度的關系。(3)恒壓比熱容cp 將石墨化度不同的自焙碳塊樣品制成φ8 mm×30 mm的圓柱并置于絕熱銅卡量熱計中,抽真空并將樣品加熱到溫度t后將其掉入已知熱量的量熱計中。

通過實驗分別測出石墨化度不同的自焙碳塊的cp、ρ和a值,便可求算出λ。另外,對質密固體材料,ρ與db值相差較小,故用db替代ρ求算λ值而無較大誤差。結果表明:在200～1100℃,石墨化度G為0.3～0.73的范圍內,原始自焙碳塊的導熱系數(shù)λ隨溫度的上升而增大。當石墨化度超過0.71后,λ值隨溫度上升而緩慢下降。當溫度恒定時,λ值隨石墨化度增加而增大。當石墨化度達0.7227時,λ值可達14 W/(m·K)以上,故認為國產(chǎn)自焙碳塊的石墨化度接近0.7時,其導熱系數(shù)接近美聯(lián)碳(UCAR)優(yōu)質NMA系列碳磚的值。

采用激光脈沖法(瞬態(tài)法)測定了石墨化度不同自焙碳塊的熱擴散系數(shù)α,并結合該碳塊的體積密度db和恒壓比熱容cp值,求算了該碳塊的導熱系數(shù)λ。(1)石墨化度不同的自焙碳塊的制備將原始自焙碳塊切割后放入石墨坩堝中并用該碳塊細粉充填密閉,再將樣品隨坩堝分別在Ar氣氛1300、1400和1500℃,恒時24 h;12、24和36 h,恒溫1400℃焙燒。淬冷后磨粉樣做X射線衍射分析。

再由樣品放出的熱量、質量及溫度即可求得△t內的焓變ΔH。如果在實驗溫度范圍內建立ΔH與溫度的關系并對其求微分,便可得恒壓比熱容與溫度的關系。結果表明:恒壓比熱容只與溫度有關而與石墨化度無關。(4)體積密度db 采用浸漬法測定了石墨化度不同的自焙碳塊的體積密度db。結果是在恒溫1400℃下不隨時間而變:恒定24h時,不隨溫度變化。據(jù)無源導熱微分方程,瞬態(tài)導熱系數(shù)-熱擴散系數(shù)α與穩(wěn)態(tài)導熱系數(shù)λ成正比,與恒壓比熱容cp和真比重ρ成反比,其表達式為:α=λ/cpρ。