陶瓷材料導熱系數的測試方法很多，如果按熱流的狀態(tài)，一般可分為穩態(tài)法和非穩態(tài)法兩種：也有人把它分為穩態(tài)法、準穩態(tài)法和非穩態(tài)法三種。在穩態(tài)法測試中，試樣內溫度分布是不隨時(shí)間而變化的穩態(tài)溫度場(chǎng)。當試樣達到熱平衡后，測定通過(guò)試樣單位面積上的熱流速率和試樣熱流方向上的溫度梯度以及試樣的幾何尺寸等，根據傅立葉定律直接測定導熱系數。
(l)陶瓷材料穩態(tài)法
傅立葉定律以及由該定律推演出的各種典型幾何形狀（陶瓷板、陶瓷圓棒和陶瓷管等）物體的穩定導熱計算公式，是測定導熱系數的穩態(tài)法的物理基礎。
一般來(lái)說(shuō)，在測定導熱系數時(shí)，要得到一個(gè)建立物理模型時(shí)所做的假設相符合的熱流圖像。通常采用下面三種途徑：
①設汁一種裝置，把熱流約束存規定的方向；
②設計各種形狀的試樣，以得到便于作數學(xué)描述的熱流圖像；
③推導出相應的數學(xué)公式以描述便于制備的試樣中的熱流圖像。
采用上述的不同途徑，又可把穩態(tài)法分成兩大類(lèi)：縱向熱流法和徑向熱流法。
①設汁一種裝置，把熱流約束存規定的方向；
②設計各種形狀的試樣，以得到便于作數學(xué)描述的熱流圖像；
③推導出相應的數學(xué)公式以描述便于制備的試樣中的熱流圖像。
采用上述的不同途徑，又可把穩態(tài)法分成兩大類(lèi)：縱向熱流法和徑向熱流法。
①在縱向熱流法中，通常使用防熱套使熱流約束在一定方向上。防熱套和待測試樣的溫度梯度相同，能防止或大大減少試樣的徑向或側向熱損，從而能夠測出試樣內僅僅等于單向熱流所產(chǎn)生的溫度梯度。
②在徑向熱流法中，通常使用一個(gè)能完全包圍住熱源的試樣。如果試樣和熱源設計得當，熱流將以勻稱(chēng)的圖像自中心向外流出。這個(gè)體系通常是由一個(gè)無(wú)限圓柱體（長(cháng)度比直徑大得多的圓柱體）試樣，將一個(gè)無(wú)限圓柱體熱源包圍而構成的；或者由一個(gè)中空的球體或回轉橢圓體試樣，將一個(gè)同樣形狀的熱源包圍構成。這種方法的特點(diǎn)是便于對熱流圖像作數學(xué)描述。用穩態(tài)法測定待測樣品導熱系數的熱流速率問(wèn)題時(shí)，解決的途徑通常有四種：
①測定流過(guò)試樣的熱量；
②測定用來(lái)加熱試樣的熱量；
③同時(shí)測定全部的或部分的輸入熱量和試樣損失的熱量；
④使熱量等同地通過(guò)待測樣品以及與之串接的已知導熱系數的標準樣品（參考試樣），這時(shí)標準樣品實(shí)際七起著(zhù)卡計的作用，這就是常用的比較法。
在穩態(tài)法中無(wú)論采用哪種方法，都必須使主發(fā)熱器產(chǎn)生的熱量全部流過(guò)試樣，熱流線(xiàn)應垂直于試樣的橫截面，整個(gè)系統應達到穩定的熱平衡狀態(tài)，在二次儀表允許的條件下，應使試樣上待測的溫差盡可能小些。與非穩態(tài)法相比，導熱系數的穩態(tài)測試方法的主要缺點(diǎn)是測試周期長(cháng)，因此，近幾十年來(lái)很多研究者都為克服或改善這個(gè)不足而進(jìn)行-r很多有關(guān)的研究工作?？紤]到無(wú)機非金屬材料中有一部分材料的導熱系數比較大，已接近于金屬，如石墨、氮化硅和碳化硅等，有的材料如石墨等又是電導體，因此對這類(lèi)材料導熱系數的測試大都用金屬材料導熱系數的測試方法和裝置。
在非穩態(tài)法測試中，試樣的溫度分布隨時(shí)間而變化。測試時(shí)，通常是使試樣的某一部分溫度作突然的或周期的變化，而在試樣的另一部分測量溫度隨時(shí)間的變化速率，進(jìn)而直接測出試樣的導溫系數或熱擴散率a，再通過(guò)式(1-2)求出導熱系數;
(2)陶瓷材料非穩態(tài)法
非穩態(tài)測試在原理上與穩態(tài)法的根本差別在于，前者在測試過(guò)程中試樣的溫度分布是隨時(shí)間而變化的。實(shí)際測試時(shí)，通常使試樣的某一部分溫度作周期的或者突然的變化，而在試樣的另一部分測量溫度隨時(shí)間的變化速率，再根據由特定的邊界條件所推導出的不穩定導熱方程式的解，計算出導溫系數。
非穩態(tài)法的最大特點(diǎn)（也是它的優(yōu)點(diǎn)）有兩個(gè)：一是測試周期短。通常只需要幾分鐘甚至幾秒鐘，就可完成穩態(tài)法需要幾個(gè)小時(shí)才能測出的實(shí)驗結果。二是非穩定法中的不少測試方法，通常有可能同時(shí)測出導溫系數、導熱系數和比熱的數據。
其缺點(diǎn)是：非穩態(tài)法中的大多數方法的測試誤差通常要比大多數穩態(tài)法略大一些。主要原因是：在測試過(guò)程中往往很難完全滿(mǎn)足非穩態(tài)所要求的邊界條件；而且由此引進(jìn)的誤差不像穩態(tài)法那樣易于作數學(xué)上的描述和計算。此外在大多數情況下，它所要求的二次儀表要比穩態(tài)法精密和復雜些。
非穩態(tài)法的分類(lèi)方法很多。按測試過(guò)程中熱流的方向可分為徑向熱流法和縱向熱流法；按測試過(guò)程中所處的邊界條件可分為在第二類(lèi)邊界條件下的恒流法，第三類(lèi)邊界條件下的正常狀況法等。
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本文“陶瓷材料熱物性測試方法”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2020-04-23 15:59:10
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