1 范围

      本文件描述了十字热线法测定耐火材料的导热系数和平行热线法测定耐火材料的导热系数、热扩散系数及比热容的试验方法。

      十字热线法适用于测量温度不大于1250℃、导热系数小于1.5W/（m·K）、热扩散系数不大于5×10^-6m²/s的不含碳耐火材料。

      平行热线法适用于测量温度不大于1250℃、导热系数小于25W/（m·K）的不导电耐火材料。

      本文件也适用于粉状和颗粒状耐火材料。

      注1：不烧砖和不定形耐火材料预制件的导热系数由于受硬化或凝固后残留水在加热时脱水的影响，试样可做预处理。预处理的方法、程度和试样在测量温度时的保温时间等细节超出了本文件的范围，由双方协商一致。

      注2：测量非均质材料一般是困难的，尤其是含纤维的材料，使用本方法对这类材料的测量由双方协商一致。

2 规范性引用文件

      下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

      GB/T 4513.5 不定形耐火材料 第5部分：试样制备和预处理（GB/T 4513.5-2017，ISO 1927-5:2012,MOD)

      GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

      GB/T 10325 定形耐火制品验收抽样检验规则（GB/T 10325-2012，ISO 5022：1979，NEQ）

3 术语和定义

      下列术语和定义适用于本文件。

3.1

      导热系数 thermal conductivity

      Y

      单位时间内在单位温度梯度下沿热流方向通过材料单位面积传递的热量。

      注：单位为瓦每米开尔文［W/（m·K）］。

3.2

      热扩散系数 thermal diffusivity

      α

      材料的导热系数与其单位体积热容之比。

      注：单位为平方米每秒（m²/s）。

3.3

      比热容 specificheat capacity

      Cp

      常压下加热1kg物质使之升温1K所需的热量（以J计）。

      注：单位为焦耳每千克开尔文［J/（kg·K）］。

4 十字热线法

4.1 原理

      试样在炉内加热至规定温度并在此温度下保温，用沿试样长度方向埋设在试样中的线状电导体（热线）进行局部加热，热线载有已知恒定功率的电流，即在时间上和试样长度方向上功率不变。从热线的功率和接通电流加热后已知两个时间间隔的温度可以计算导热系数，此温升与时间的函数就是被测试样的导热系数。

4.2 设备

4.2.1 试验炉

      能容纳一个或多个试样组件的电加热炉，能升温至1250℃，试样任意两点间的温差不应大于10℃；在测试中（15min内）试样周围温度波动不应大于0.5℃。试验炉控温精度应为±10℃。

4.2.2 热线

      最好采用铂线、铂/铑合金线，长约200mm，直径不大于0.5mm，长度的测量精确到±0.5mm，热线的两端均与电源相连，试样外的引线应由两根或两根以上0.5mm直径的导线连接在一起，炉子外部的电源线应采用大容量电缆。

      注：对1000℃以下，热线可根据温度选择合适的廉金属线。

4.2.3 热线电源

      应采用交流或直流稳压电源，测量期间功率波动不应超过2％，测试功率应在1W/m～20 W/m之间，这等同于200mm的测阻引线之间的热线功率为0.2W～4W。

4.2.4 测量十字架

      由热线和铂/铂铑热电偶组成，热电偶焊接在热线的中心，测量热电偶的引线应垂直于热线，参比热电偶放在上试块的上表面和盖板中间，盖板材质与试样相同，以保持有稳定的输出（见图1）。测量热电偶的最大直径应不大于热线的直径（为了减少测量点的热损）。

图1“十字热线”法中加热电路和测量电路（示差热电偶电路）示意图

4.2.5 测量回路

      热线的两端都焊有相同材质的两根线（直径尽可能大于热线的直径）一对供给热流，另一对测量电压降，热电偶焊接在热线的中间（见4.2.4）并与参比热电偶反接以测量温度变化。引线要能延伸到炉体外与测量设备相连，连线可用其他材质的导线。

      注1：上试块和参比热电偶之间可设置绝缘层。

      注2：在1000℃以下可使用廉金属热电偶。

      注3：可用足够分辨率的数据采集系统代替参比热电偶。

4.2.6 测量设备

4.2.6.1 热线功率测量单元或相似装置，可与稳定电源连接，用于测量热线的电流和电压，二者的测量精度至少为±0.5％。

4.2.6.2 数字测量系统，温度时间记录装置，灵敏度至少为2μV/cm或能显示0.05μV，或时间分辨率要短于0.5s，或测温精度高于0.01 K。

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