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熱屬性的準確測量對於涉及傳導傳熱的組件和系統的有效建模、設計和操作至關重要。 導熱率 (TC)、熱擴散率 (TD) 和體積比熱 (VHC) 是影響材料傳熱的三個基本參數。 瞬態平面源 (TPS) 技術提供了一種獨特的方法來確定材料中的 TC、TD 和 VHC。
為了確保使用 TPS 實現可靠且準確的測量，基準標準材料至關重要。 ARMCO Iron 因其製造一致性、樣品之間的性能變化極小以及廣泛的可用性而成為熱傳輸性能測量的長期參考。 在商業和工業領域，ARMCO 鐵被認為是具有一致性能量的最純淨的鋼形式之一（純度為 99.9%）。 在本應用表中，我們研究了 ARMCO 鐵的熱傳輸特性。
設備
ARMCO Iron的TC (W/mK)、TD (mm²/s) 和VHC (MJ/m³K) 使用Thermtest 的通用測量平台(MP-V) 進行測量，該平台在對稱3D 塊體模組中配備了TPS 感測器。 MP-V 專門設計用於透過結合 TPS (ISO 22007-2) 和瞬態熱線 (THW、ASTM D7896-19) 方法來準確測定固體、液體、膏體和粉末的 TC、TD、VHC 和熱射流率。 Thermtest 的 TPS 提供多種感測器選項，與對稱和非對稱配置的各向同性、各向異性和平板材料相容。 有關 MP-V 的更多信息，請訪問 Thermtest MP-V。
TPS 感測器由雙螺旋形狀的薄鎳箔組成，封裝在電絕緣薄膜中。 在對稱 3D 整體測試中，感測器牢固地放置在兩個相同的樣品之間，感測器和樣品的中心完美對齊。 測試開始時，使用者輸入樣品尺寸以及最佳功率和時間參數。 此感測器同時充當電源和電阻溫度計。 這意味著感測器為樣品表面提供恆定功率，同時記錄感測器表面隨時間的溫度升高。 然後使用材料參數、溫度測量值、輸入功率和時間參數計算材料的熱傳輸特性。
ARMCO Iron的導熱率
ARMCO Steel由American Rolling Mill Company (ARMCO)於1909年開發，是最高等級的純鋼之一。 ARMCO Iron具有均勻的鐵素體結構，且碳和其他雜質（如氧、硫和氮）含量較低，因此被用作鑄造耐腐蝕高強度鋼的主要熔煉材料。 由於其卓越的純度，由ARMCO Steel開發的鋼合金以其耐腐蝕、氧化和化學侵蝕而聞名。
使用 2117 感測器（半徑 3.2mm）和 3D 塊模組以對稱配置測量高度為 10mm、半徑為 14mm 的 ARMCO 鐵樣品。 選擇2s和500mW的最佳測量參數，以達到適當的溫度升高和可重複的結果。 使用接觸校正，在分析過程中測量並消除感測器和樣品之間的接觸電阻，以獲得準確的結果。
使用 2117 感測器測量的ARMCO Iron的導熱係數、熱擴散係數和體積熱容如表 1 所示。從表 1 可以明顯看出，導熱係數結果與報告值 75.17 W/m/K 非常相似。[1]和74.27 W/m/K [2]
結論
ARMCO Iron 是一種商業純鐵（純度為 99.9%），具有可重複的特性。 易於製造和高度可重複的值使其成為 TPS 測量參考材料的理想候選者。 在本應用表中，我們研究了 ARMCO Iron 的熱性能，發現它具有高導熱性，導熱率為 76.1 W/m/K。 將採用 3D TPS 技術測得的熱導率值與兩個參考值進行比較，發現與報告值的偏差在 1.3%-2.5% 範圍內。
參考資料
T.W.Watson, H. R. (1964). Thermal Conductivity and Electrical Resistivity of a specimen of ARMCO Iron. National Bureau of Standards, U. S. Department of Commerce.
H.R. Shanks, A. G. (1967). Thermal Properties of ARMCO Iron. Journal of Applied Physics, 2885-2892.
History.8 – The History of Armco Iron. (2018, April). Retrieved from https://thermtest.com/history-8-history-armco-iron
R.P.Tye, D. Hume (2016). Reference materials for thermal transport properties measurements. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.
