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导热系数美标翻译329
导热性能电气绝缘材料标准试验方法
1。
范围*
1.1本标准涵盖了测量方法表观热阻的热阻抗计算导热电气绝缘的导电性从液体化合物到硬固体材料的材料。
1.2“导热系数”仅适用于均质材料。
导热电绝缘材料通常是异构的,以避免混淆测试方法使用“表观热导率”,以确定热传输特性的均匀和非均质材料。
1.3SI单位所述的值应视为标准。
1.4这个标准并不意味着要解决所有的安全问题,如果有的话,与它的使用有关。
它是使用本标准的用户建立适当的安全和健康规范,并在使用前确定限制的适用性。
2。
参考文件
2.1ASTM标准:
2固体电绝缘厚度的374种试验方法691实践进行比对研究确定测试方法的精确度1225固体导热系数试验方法防护纵向热比较法流技术
三.术语
3.1本标准规定的术语的定义:
1本试验方法ASTM委员会D09管辖电气和电子绝缘材料,是直接责任小组委员会d09.19在介质板卷产品。
目前版批准2006年4月1日。
发表于四月2006。
原来1993批准。
最后一个版本在2001批准为D5470-01。
2参照ASTM标准ASTM,访问网站,www.astm.org,或联系客户服务service@astm.orgASTM。
年度ASTM手册标准卷信息,参照标准的文件摘要页ASTM网站。
3.1.1表观导热系数(L),-时间率热流量,在稳定的条件下,通过单位面积异质材料,单位温度梯度垂直于区域的方向。
3.1.2平均温度(表面的),n-areaweighted平均温度。
3.1.3复合材料,不同材料制成的不同部分贡献的比例或协同作用,以
组合性质。
3.1.4均质材料,不同材料的相关性能不是一个函数的位置在材料。
3.1.5热阻抗(U),n-总反对,装配(材料,材料接口)呈现到流动
热。
3.1.6热界面电阻(接触电阻),温差要求生产单位试样表面接触面处的热流密度与试样接触的热冷表面在测试。
接触电阻的符号是RI。
3.1.7热阻、导热-倒数。
在稳态条件下,温度梯度,在垂直于等温表面的方向上单位热流。
本标准中使用的3.2个符号:
3.2.1L=表观导热系数,W/M·K.
3.2.2a区标本,M2。
3.2.3a试样厚度,M.
3.2.4Q=时间热流率,W或J/s。
3.2.5Q=热通量,或每单位面积的热流量率,平方米/平方米。
3.2.6U=热阻抗,温度差每单位热通量,(K·平方米)/W.
4。
试验方法综述
4.1本标准是基于理想导热在由试验分开的两个平行的等温表面之间均匀厚度试样。
施加的热梯度对试样之间的温差接触表面导致热流过试样。
这种热流垂直于测试表面,是均匀的表面没有横向热扩散。
4.2本标准要求使用时的测量两米酒吧:
T1=热温度的热米酒吧,K,T2=更冷的温度的热米酒吧,K,T3=冷表温度越高,K,T4=冷表温度较低,K,测试表面的面积,平方米,和a试样厚度。
4.3基于理想化的测试配置,测量计算下列参数:
真实航向=热等温表面温度,总费用=冷等温表面温度,两等温表面之间的热流率,W,热阻抗=温度差两个等温表面除以热通量通过它们,k·平方米/瓦特,及表观热导率=从图试样热阻抗与厚度,瓦特/米·K.
4.4试样和试验表面之间存在界面热阻。
这些接触电阻包含在试样的热阻抗计算。
接触电阻的变化很大程度上取决于试样表面和施加的机械压力试样表面。
施加的夹紧压力因此,试样应被测量和记录为二次测量所需的方法,但在流体样品的情况下(I型,见第5.3.1)的地方施加压力是微不足道的。
热计算阻抗是由试样热的总和电阻加界面热阻。
4.5表观热导率的计算需要试验下试样厚度的精确测定。
不同的方法可以用来控制,监测和测量试样厚度取决于材料类型。
4.5.1试样的厚度可以控制在试验用垫片或机械停止如果的尺寸试样在试验过程中可以改变。
4.5.2试样厚度可以监视下测试的原位厚度测量,如果尺寸试样在试验过程中可以改变。
4.5.3试样厚度测量可以为在室温下按照测试制造方法D374试验方法,如果它表现出可忽略的压缩变形。
5。
意义和使用
5.1本标准测量用于增强热的电绝缘材料的稳态热阻抗电气和电子应用中的转移。
本标准特别适用于测量薄或不足的试样的热传导性能允许温度传感器放置的机械稳定性在试样中作为试验方法E1225。
5.2本标准规定了理想化的热流模式和指定平均试件温度。
热由此测量的阻抗不能直接应用于大多数实际应用中,这些要求统一,并行热传导条件不存在。
5.3这个标准是有用的测量热下列材料类型的阻抗。
5.3.1型i-viscous液体表现出无限的变形时的应力。
这些包括液体化合物,如润滑脂,膏体和相变材料。
这些材料没有表现出弹性行为或偏转应力后返回初始形状的倾向远离的.
5.3.2II型粘弹性固体应力,应力变形是由内部材料的最终平衡从而限制进一步变形。
例子包括凝胶,软,硬质橡胶。
这些材料表现出线性弹性性能显着偏转相对于材料厚度。
5.3.3III型弹性体具有可以忽略不计的偏转。
例子包括陶瓷,金属,和一些类型的塑料.
5.4试样的表观热导率可以计算出的热阻抗和测得的试样厚度,如果界面热阻是非常小(通常小于1%)的比较试样热阻。
5.4.1表观导热样品材料可以不包括界面的准确测定热电阻。
这是通过测量不同厚度材料的热阻抗在测试和绘图热阻抗与厚度。
所得到的直线的斜率的逆是表观导热系数。
零厚度截距是两表面接触电阻的和。
5.4.2能够降低接触电阻的应用热脂或油的刚性试样的测试表面(TypeIII)。
试验方法
6。
装置
6.1仪器的一般特性,满足这种方法的要求显示在图。
1和2。
这设备施加所需的测试条件,并完成所需的测量。
应该考虑到是一个可能的工程解决方案,而不是唯一的独占实施.
6.2测试表面在0.4微米内光滑平行于5微米以内。
6.3热源是电加热器或温度控制流体循环。
典型电加热器通过嵌入线绕筒加热器高度导电金属块。
循环流体加热器由通过控制温度流体循环以提供所需热流的金属块热交换器以及温度控制。
6.4通过试样的热流可以测量米杆,无论使用的加热器类型。
6.4.1电加热器提供方便的测量加热功率产生,但必须结合后卫加热器和高品质的绝缘,以限制热泄漏从主流过试样。
6.4.2热流计的酒吧可以由高在感温范围内具有良好导热性的导电材料。
温度必须考虑的热导率的敏感性精确热流测量。
导热系数酒吧材料建议大于50W/米·K.
6.4.3保护加热器是由加热的盾牌主要热源,以消除热泄漏的环境。
防护加热器与热源隔离并保持在温度在6K的加热器0.2。
这有效地减少了热泄漏的主要通过消除温差在加热器绝缘。
防护加热器与热之间的绝缘源应至少相当于一个5毫米的层FR-4环氧树脂材料。
6.4.4如果热流计杆上都使用热冷表面,防护加热器和保温不是要求和通过试样的热流量是计算的平均热流通过两个米酒吧。
6.5米酒吧也可以用来确定测试表面的温度,通过推断的线性阵列测量棒温度到测试表面。
这是可以做到的对于热侧和冷侧仪表条。
表面温度也可以用热电偶测量位于极端接近的表面,虽然这可以机械难成。
仪表杆可用于热流和表面温度测量或这些函数中的一个。
6.6冷却单元通常用金属实现带有温度控制循环流体的冷却块6K的温度稳定性为0.2K.
6.7试样的接触压力可以控制并保持在多种方式,包括线性致动器,丝杠,气动和液压。
所需范围部队必须适用于测试夹具的方向是垂直于测试表面并保持平行度和表面的对准。
7。
试样制备
7.1物料类型将决定控制方法试样厚度。
在所有的情况下,准备相同的标本接触面面积。
如果测试表面不尺寸相等时,试样的尺寸等于较小的测试表面。
7.1.1型i-use垫片或机械停止控制试样表面厚度。
间隔所需直径的珠子也可用于约2%的体积比和彻底混合到样品被应用到测试表面之前。
7.1.2II型采用可调夹紧压力将试样的未压缩厚度偏转5%。
这表示较低的表面接触之间的权衡电阻和过采样偏转。
按7.1.3III型样品的厚度测量用试验方法C的试验方法D374。
7.2从原材料中准备标本,如制造条件或另有说明。
删除任何污染颗粒。
不要使用溶剂,将反应或污染标本。
8。
程序
8.1试样厚度的测定。
8.1.1机器原位厚度测量装置。
关闭测试协议栈和应用率的夹紧压力
需要测试的试样。
8.1.1.2打开加热和冷却装置,让在指定的定点处稳定,得到平均样本温度为50°C(T2和T3的平均值),除非另有明确规定.
8.1.1.3零厚度测量装置(千分尺,LVDT、激光探测器、编码器等)。
8.1.2机器无原位厚度测量装置。
8.1.2.1在室温下,测量与试验方法374试验方法C根据试样厚度。
8.2将试样加载到下测试堆上。
8.2.1分配I型脂粘贴材料上下测试堆栈表面。
熔融相变化合物
分发到堆栈。
8.2.2地方II和III型标本上下测试堆栈。
8.3关闭试验堆并施加夹紧压力。
8.3.1I型材料测试垫片来控制测试厚度只需要足够的压力来挤出多余的材料,接触垫片,但没有太大的压力这将导致垫片破坏测试的表面栈。
8.3.1.1与螺杆停止机械、机电,或液压致动器控制上测试的位置堆栈,夹紧压力的大小不是关键。
8.3.1.2提高测试堆栈上的温度试样熔点使相变材料测试堆栈的流程和允许关闭。
材料后将加热和冷却装置返回到所需的装置点保持平均试件温度50°C在开始测试之前,除非另有说明。
8.3.2II型材料需要足够的压力,即堆叠标本,尽量减少界面热电阻。
压力太大会损坏标本。
这可以是低至0.069兆帕(10psi)的柔软标本或高达3.4兆帕(500psi)的硬标本。
另外,螺杆或线性致动器可以用来控制
易变形II型试件厚度试验材料.
8.3.3III型材料需要足够的压力,排除多余的热脂从接口和扁平标本不平坦。
这可以是低至0.69兆帕(100磅)对于低粘度热润滑脂或高的扁平试样作为3.4兆帕(500psi)的非平试样或使用时高粘度热脂。
8.4记录温度的米酒吧和适用于平衡电加热器的电压和电流。
达到平衡时,在恒定功率,2套在5分钟间隔的温度读数相差较小比0.1°C6,或者热阻抗变化不大超过1%的电流热阻抗超过5分钟时间跨度。
8.5计算平均试样温度和热阻抗。
将计算出的热阻抗标记为单层试样作为“热阻抗”的样品。
8.6确定至少有3个试样的热阻抗厚度。
维持标本的平均温度在50°C6(除非另有规定)通过减少热量2随着试样厚度的增加。
8.6.1对需要叠得不同样品厚度,首先测量一层的热阻抗单独测量2层叠层的热阻抗一起,然后测量3层的热阻抗叠在一起。
8.6.23个不同厚度的A,B和C的标本,首先测量试样的热阻抗,然后
单独测量试样B的热阻抗单独测量试样的热阻抗。
9。
计算
9.1热流:
9.1.1热流量时使用的米酒吧热量计算从表杆的热流量读数如下:
Q125L123D3@–#T1T2
(1)q345l343D3@–#T3T4
(2)Q5Q121q342(3)哪里:
在热表杆Q12=热流,W,在寒冷的表杆q34=热流,W,平均热流通过试样,W,L12=的热表杆材料的导热系数,W/(m·K),l34=热导率的冷计量棒材料,瓦特/(米·K),参考热量表面积,T1-T2=温度之间的温差传感器的热米酒吧,K,T3–T4=冷表温度传感器的温度差,K,和a温度传感器之间的距离米酒吧,米。
9.1.2热流量,当不使用米酒吧从热量计算应用电力热流程如下:
Q5V3I(4)哪里:
热流,W,v电位施加到加热器,V,和加热器中的电流流,A.
9.2导出热表棒表面温度与试样接触:
真实航向5T2–DBDA3“–#T1T2(5)哪里:
真实航向=热表棒表面温度随着标本,K,T1=温暖的温度的热米酒吧,K,T2=冷却温度的热计量杆,K,大=T1和T2之间的距离,m和DB=从T2到热表棒表面的距离与试样接触,M.
9.3导出冷表棒表面温度与试样接触:
总费用5T3–DDDC3“–#T3T4(6)哪里:
总费用=冷计量棒表面接触温度随着标本,K,T3=冷表温度升高,K,T4=冷表温度,K,D3之间的距离T3和T4,M和DD=距离t3到冷计量的表面与试样接触,M.
9.4计算热阻抗从EQ7和表达它的单位(K·平方米)/瓦特:
u5一个问3“th–TC#(7)
9.5获得明显的热导率从图单层和多层试样的热阻抗针对各自的试样厚度。
图的值试样厚度在X轴和试样热Y轴阻抗。
9.5.1曲线是直线的斜率是表观热导率倒数。
拦截在零厚度的热界面电阻,RI,具体到样品,夹紧力使用,和夹紧表面。
9.5.2作为首选方案,计算坡度和采用最小均方或线性回归分析。
10。
报告
10.1报告下列信息:
10.1.1标本鉴定:
10.1.1.1制造商名称,
10.1.1.2批次号,
10.1.1.3等级,
10.1.1.4公称厚度,和
10.1.1.5其他信息材料的识别有关。
10.1.2数测试中使用的层。
10.1.3平均试样的温度,如果不是323K.
10.1.4压力测试过程中使用的,
10.1.5热传输特性:
10.1.5.1表观导热系数9.5,和
10.1.5.2热阻抗从9.4(归一化到标称厚度为II型材料)。
11。
精度和拜厄斯
11.1对五种II型材料进行了循环试验有不同的结构和厚度。
六实验室
所有材料的测试标本使用指定的测试方法或附加测试方法B标准,现在已删除。
表1,按照EE编写的练习691,总结了圆的结果罗宾.在循环测试期间获得的数据正在在研究报告中可用。
11.2从生成表生成的数据如下1结论是:
对于同样的材料不同的热传导系数测量在不同的实验室预计将在18%的值的平均值从所有的实验室。
11.3此测试方法的偏见是目前正在调查的可用性的合适的参考材料。
12。
关键词
12.1表观热导率;防护加热器法;导热系数;热阻抗;导热电绝缘
(1)测试方法被大量修订以移除非强制性语言和澄清强制性方面方法,仪器,标本和程序。
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