自焙碳?jí)K的石墨化熱擴(kuò)散系數(shù)與隨溫度有關(guān)系嗎？

自焙碳?jí)K的石墨化熱擴(kuò)散系數(shù)與隨溫度有關(guān)系嗎？

自焙碳?jí)K的石墨化度G,同時(shí)得到石墨化度不同的自焙碳?jí)K樣品,以備測(cè)定體積密度db、恒壓比熱容cp和熱擴(kuò)散率α之用。(2)熱擴(kuò)散系數(shù)α將石墨化度不同的自焙碳?jí)K樣品制成聲φ10 mm×2 mm的圓片并置于熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定裝置中,抽真空后以100℃為間隔測(cè)定樣品任意時(shí)刻的后表面溫度。因樣品較小及高溫爐足以使樣品無(wú)熱損失,故據(jù)樣品后表面溫度隨時(shí)間的關(guān)系及溫度升高的最大值,并利用有關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)處理方法即可獲得石墨化度不同的自焙碳?jí)K的熱擴(kuò)散系數(shù)α隨溫度的關(guān)系。(3)恒壓比熱容cp 將石墨化度不同的自焙碳?jí)K樣品制成φ8 mm×30 mm的圓柱并置于絕熱銅卡量熱計(jì)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(jì)中。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別測(cè)出石墨化度不同的自焙碳?jí)K的cp、ρ和a值,便可求算出λ。另外,對(duì)質(zhì)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(wú)較大誤差。結(jié)果表明:在200～1100℃,石墨化度G為0.3～0.73的范圍內(nèi),原始自焙碳?jí)K的導(dǎo)熱系數(shù)λ隨溫度的上升而增大。當(dāng)石墨化度超過(guò)0.71后,λ值隨溫度上升而緩慢下降。當(dāng)溫度恒定時(shí),λ值隨石墨化度增加而增大。當(dāng)石墨化度達(dá)0.7227時(shí),λ值可達(dá)14 W/(m·K)以上,故認(rèn)為國(guó)產(chǎn)自焙碳?jí)K的石墨化度接近0.7時(shí),其導(dǎo)熱系數(shù)接近美聯(lián)碳(UCAR)優(yōu)質(zhì)NMA系列碳磚的值。

采用激光脈沖法(瞬態(tài)法)測(cè)定了石墨化度不同自焙碳?jí)K的熱擴(kuò)散系數(shù)α,并結(jié)合該碳?jí)K的體積密度db和恒壓比熱容cp值,求算了該碳?jí)K的導(dǎo)熱系數(shù)λ。(1)石墨化度不同的自焙碳?jí)K的制備將原始自焙碳?jí)K切割后放入石墨坩堝中并用該碳?jí)K細(xì)粉充填密閉,再將樣品隨坩堝分別在Ar氣氛1300、1400和1500℃,恒時(shí)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(zhì)量及溫度即可求得△t內(nèi)的焓變?chǔ)。如果在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)建立ΔH與溫度的關(guān)系并對(duì)其求微分,便可得恒壓比熱容與溫度的關(guān)系。結(jié)果表明:恒壓比熱容只與溫度有關(guān)而與石墨化度無(wú)關(guān)。(4)體積密度db 采用浸漬法測(cè)定了石墨化度不同的自焙碳?jí)K的體積密度db。結(jié)果是在恒溫1400℃下不隨時(shí)間而變:恒定24h時(shí),不隨溫度變化。據(jù)無(wú)源導(dǎo)熱微分方程,瞬態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)-熱擴(kuò)散系數(shù)α與穩(wěn)態(tài)導(dǎo)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(dá)式為:α=λ/cpρ。