探索鈦的導熱性

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在此應用中，我們將研究熱物理性質，以了解鈦板的導熱率。

鈦是一種輕質金屬，以其在正常環境條件下的高強度和低腐蝕而聞名。 與其他金屬不同，鈦具有相對較低的導電率和導熱率。 鈦的這些獨特性能使其可用於飛機、航天器、導彈和船舶的許多零件。 但鈦的導熱率如何受溫度變化影響呢？

我們將使用帶有瞬態平面源 (TPS) 的多功能測量平台 (MP-V) 和用於溫度測試的熱電幹浴來測量鈦板樣品的導熱率。

設備與材料

使用多功能測量平台 (MP-V) 和 TPS 方法測量單個 Teflon® 樣品的導熱率 (W/m·K)、熱擴散率 (mm2/s) 和體積比熱 (MJ/m3K) 。 TPS 方法中有一系列測試模塊，這些模塊根據其測試理論進行分組。 在此應用中，我們將使用板模塊來測試鈦樣品。

鈦

鈦及鈦合金以其高強度、輕質和優異的耐腐蝕性而聞名。 鈦比其他金屬輕得多，但仍保持高強度。 儘管它是一種儲量豐富的金屬，但其成本往往較高。 這可以歸因於鈦的生產對污染非常敏感。

多功能測量平台 (MP-V)

 MP-V 旨在測試固體、液體、糊劑和粉末的絕對導熱率、熱擴散率、比熱和熱流出率。 MP-V 具有瞬態平面源（TPS、ISO 22007-2）和瞬態熱線（THW、ASTM D7896-19）方法以及與其兼容的各種傳感器的強大組合。

瞬態方法具有相似的理論，但其主要設計存在差異。 傳感器電連接到電源和傳感電路。

電流通過傳感器並導致溫度升高，並隨著時間的推移記錄下來。 然後，產生的熱量以取決於材料熱傳輸特性的速率擴散到樣品中。

MP-V 具有專有的智能瞬態平面源 (iTPS) 功能，專為自動化測試和分析而設計。 iTPS 只需要用戶輸入樣品名稱，並確定每個樣品的適當傳感器和測試參數。

配備 TPS Slab 模塊的 MP-V 用於測量厚度均勻的薄板材料（中等到高導熱率）的導熱率。 測量可以是對稱的或非對稱的。

鈦的導熱率

為了使用瞬態平面源方法測量鈦的熱導率，將兩個鈦樣品彼此疊置（對稱配置），並將 TPS 傳感器夾在中間。 該 TPS 傳感器既充當增加樣品溫度的熱源，又充當記錄隨時間變化的溫度升高的“電阻溫度計”。

執行 TPS 板測量時，絕緣體放置在頂部樣品上方和底部樣品下方。 這強制了邊界條件，使得兩個樣品的上邊緣和下邊緣都沒有熱傳遞。

智能瞬態平面源 (iTPS) 應用程序用於確定樣品的最佳測量參數，以實現最佳的溫升和熱物理性質測量。

結論

測量非常薄的導電樣品的熱導率可能具有挑戰性。 TPS 板坯改性劑可以準確、高效地測量鈦板等材料的導熱率。

參考資料

Powell, R. W., & Tye, R. P. (1961). The thermal and electrical conductivity of titanium and its alloys. Journal of the less Common Metals, 3(3), 226-233.Pushp, P., Dasharath, S. M., & Arati, C. (2022). Classification and applications of titanium and its alloys. Materials Today: Proceedings, 54, 537-542.