La aplicación del analizador de conducción térmica en el campo de la cerámica de aislamiento térmico de alta temperatura y los materiales compuestos se enfrenta a tres desafíos: adaptabilidad técnica, características del material y entorno de medición, y es necesario lograr una detección precisa a través de avances colaborativos multidisciplinarios.
Desafíos de adaptación tecnológica
Los materiales de alta temperatura (como los materiales compuestos a base de zrc y hfc) tienen un gran rango de conductividad térmica (0,1 - 20w / M · k), y la tecnología única tradicional es difícil de cubrir todo el rango. Aunque el método de flash láser (lfa) es adecuado para materiales conductores de calor medio y alto, es fácil ser perturbado por la radiación térmica Al medir cerámica de baja conductividad térmica (como el refuerzo de fibra de alúmina); El método de línea directa requiere una alta estabilidad de contacto de materiales en polvo o no uniformes, como la cerámica poroso impresa en 3d, lo que resulta en fluctuaciones de datos superiores al 15%. Además, el límite superior de temperatura de los equipos existentes es generalmente inferior a 1800 grados celsius, mientras que cuando la cerámica de alta temperatura está en servicio por encima de 2000 grados celsius, es necesario desarrollar una cabina de prueba compuesta de sensores resistentes a altas temperaturas y vacío / gas inerte para evitar la interferencia de la oxidación del material en los Resultados de la medición.
Desafíos a las características de los materiales
Las características de conducción de calor isotrópico de la cerámica de alta temperatura son obvias. Por ejemplo, la conductividad térmica de los compuestos sic reforzados con fibra de carbono a lo largo de la dirección de la fibra puede alcanzar los 80 W / M · k, y la dirección vertical es de solo 15 W / M · K. los métodos tradicionales de medición unidimensional no pueden capturar la distribución tridimensional del flujo de calor. Al mismo tiempo, defectos como microcracks y poros en el material pueden causar mutaciones en la resistencia térmica local, lo que resulta en un error de medición de más del 20% en el método de Estado estable. Para los materiales funcionales graduados (como las estructuras compuestas en capas de metal - cerámica), es necesario combinar imágenes térmicas infrarrojas con simulaciones de elementos limitados para construir un modelo dinámico de conducción térmica para corregir el efecto límite.
Medir los desafíos ambientales
En las pruebas de temperatura ultra alta, la interacción de alta temperatura entre el material y el sensor puede cambiar la resistencia térmica de contacto. Por ejemplo, los termómetros de platino y rodio se arrastran por encima de los 1600 ° c, lo que resulta en una disminución de la presión de contacto, lo que hace que la medición del método de flujo de calor sea baja. Además, el entorno de oxidación (como la prueba del horno de aire) hace que la superficie del material forme una capa de óxido vítrea, cuya conductividad térmica es más de tres veces diferente de la matriz, que debe analizarse mediante difractometría de rayos X in situ y establecer un modelo de correlación dinámica "composición - estructura - conducción térmica". En la actualidad, solo las pruebas de elementos radicales, como el calentamiento por arco, pueden simular parcialmente el impacto térmico en el flujo de aire hipersónico, pero el costo del equipo supera los 10 millones de yuanes, lo que limita su aplicación de ingeniería.