1 范圍

      本文件描述了十字熱線法測定耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)和平行熱線法測定耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散系數(shù)及比熱容的試驗方法。

      十字熱線法適用于測量溫度不大于1250℃、導(dǎo)熱系數(shù)小于1.5W/（m·K）、熱擴散系數(shù)不大于5×10^-6m²/s的不含碳耐火材料。

      平行熱線法適用于測量溫度不大于1250℃、導(dǎo)熱系數(shù)小于25W/（m·K）的不導(dǎo)電耐火材料。

      本文件也適用于粉狀和顆粒狀耐火材料。

      注1：不燒磚和不定形耐火材料預(yù)制件的導(dǎo)熱系數(shù)由于受硬化或凝固后殘留水在加熱時脫水的影響，試樣可做預(yù)處理。預(yù)處理的方法、程度和試樣在測量溫度時的保溫時間等細節(jié)超出了本文件的范圍，由雙方協(xié)商一致。

      注2：測量非均質(zhì)材料一般是困難的，尤其是含纖維的材料，使用本方法對這類材料的測量由雙方協(xié)商一致。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      GB/T 4513.5 不定形耐火材料 第5部分：試樣制備和預(yù)處理（GB/T 4513.5-2017，ISO 1927-5:2012,MOD)

      GB/T 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

      GB/T 10325 定形耐火制品驗收抽樣檢驗規(guī)則（GB/T 10325-2012，ISO 5022：1979，NEQ）

3 術(shù)語和定義

      下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

      導(dǎo)熱系數(shù) thermal conductivity

      Y

      單位時間內(nèi)在單位溫度梯度下沿熱流方向通過材料單位面積傳遞的熱量。

      注：單位為瓦每米開爾文［W/（m·K）］。

3.2

      熱擴散系數(shù) thermal diffusivity

      α

      材料的導(dǎo)熱系數(shù)與其單位體積熱容之比。

      注：單位為平方米每秒（m²/s）。

3.3

      比熱容 specificheat capacity

      Cp

      常壓下加熱1kg物質(zhì)使之升溫1K所需的熱量（以J計）。

      注：單位為焦耳每千克開爾文［J/（kg·K）］。

4 十字熱線法

4.1 原理

      試樣在爐內(nèi)加熱至規(guī)定溫度并在此溫度下保溫，用沿試樣長度方向埋設(shè)在試樣中的線狀電導(dǎo)體（熱線）進行局部加熱，熱線載有已知恒定功率的電流，即在時間上和試樣長度方向上功率不變。從熱線的功率和接通電流加熱后已知兩個時間間隔的溫度可以計算導(dǎo)熱系數(shù)，此溫升與時間的函數(shù)就是被測試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。

4.2 設(shè)備

4.2.1 試驗爐

      能容納一個或多個試樣組件的電加熱爐，能升溫至1250℃，試樣任意兩點間的溫差不應(yīng)大于10℃；在測試中（15min內(nèi)）試樣周圍溫度波動不應(yīng)大于0.5℃。試驗爐控溫精度應(yīng)為±10℃。

4.2.2 熱線

      最好采用鉑線、鉑/銠合金線，長約200mm，直徑不大于0.5mm，長度的測量精確到±0.5mm，熱線的兩端均與電源相連，試樣外的引線應(yīng)由兩根或兩根以上0.5mm直徑的導(dǎo)線連接在一起，爐子外部的電源線應(yīng)采用大容量電纜。

      注：對1000℃以下，熱線可根據(jù)溫度選擇合適的廉金屬線。

4.2.3 熱線電源

      應(yīng)采用交流或直流穩(wěn)壓電源，測量期間功率波動不應(yīng)超過2％，測試功率應(yīng)在1W/m～20 W/m之間，這等同于200mm的測阻引線之間的熱線功率為0.2W～4W。

4.2.4 測量十字架

      由熱線和鉑/鉑銠熱電偶組成，熱電偶焊接在熱線的中心，測量熱電偶的引線應(yīng)垂直于熱線，參比熱電偶放在上試塊的上表面和蓋板中間，蓋板材質(zhì)與試樣相同，以保持有穩(wěn)定的輸出（見圖1）。測量熱電偶的最大直徑應(yīng)不大于熱線的直徑（為了減少測量點的熱損）。

圖1“十字熱線”法中加熱電路和測量電路（示差熱電偶電路）示意圖

4.2.5 測量回路

      熱線的兩端都焊有相同材質(zhì)的兩根線（直徑盡可能大于熱線的直徑）一對供給熱流，另一對測量電壓降，熱電偶焊接在熱線的中間（見4.2.4）并與參比熱電偶反接以測量溫度變化。引線要能延伸到爐體外與測量設(shè)備相連，連線可用其他材質(zhì)的導(dǎo)線。

      注1：上試塊和參比熱電偶之間可設(shè)置絕緣層。

      注2：在1000℃以下可使用廉金屬熱電偶。

      注3：可用足夠分辨率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代替參比熱電偶。

4.2.6 測量設(shè)備

4.2.6.1 熱線功率測量單元或相似裝置，可與穩(wěn)定電源連接，用于測量熱線的電流和電壓，二者的測量精度至少為±0.5％。

4.2.6.2 數(shù)字測量系統(tǒng)，溫度時間記錄裝置，靈敏度至少為2μV/cm或能顯示0.05μV，或時間分辨率要短于0.5s，或測溫精度高于0.01 K。

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