CN113109389A - 一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法 - Google Patents

一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113109389A
CN113109389A CN202110425804.6A CN202110425804A CN113109389A CN 113109389 A CN113109389 A CN 113109389A CN 202110425804 A CN202110425804 A CN 202110425804A CN 113109389 A CN113109389 A CN 113109389A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
sample block
thermal conductivity
graphite silicon
ceramic substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110425804.6A
Other languages
English (en)
Inventor
周雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Hot Advanced Ceramics Co ltd
Original Assignee
Jiaxing Hot Advanced Ceramics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing Hot Advanced Ceramics Co ltd filed Critical Jiaxing Hot Advanced Ceramics Co ltd
Priority to CN202110425804.6A priority Critical patent/CN113109389A/zh
Publication of CN113109389A publication Critical patent/CN113109389A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明涉及工业石墨碳化硅坩埚应用领域，具体涉及一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，包括恒温水箱、热电偶及数码显示装置和加热台，所述恒温水箱包括水管，且水管的外壁设置有管阀，所述加热台的顶部设置有夹紧机构，所述水管的一端设置有水冷头，所述夹紧机构的内壁固定连接有陶瓷基板，所述夹紧机构的内壁通过陶瓷基板夹持有石墨碳化硅坩埚样块，所述陶瓷基板的底部设置有导热硅脂，所述热电偶及数码显示装置的电偶联线一端连接在陶瓷基板的两面。该快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，可以节约测量成本，省去送出样品的时间，检测过程简单快捷，克服了专业测量的困难，能够满足工程需要。

Description

一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法
技术领域
本发明涉及工业石墨碳化硅坩埚应用领域，具体涉及一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法。
背景技术
石墨碳化硅坩埚因其导热快、耐高温、热稳定性好及不与溶质起反应等优点，被广泛用于熔铸有色金属。为了提升坩埚的使用性能及范围，不同配方的石墨/碳化硅复核材料也被开发，坩埚的热导率也随之发生变化。
热导率，又称导热系数，是表征材料导热性能优劣的参数，其数值与温度等因素有关，单位为W/(m.K)。就坩埚使用而言，热导率决定着坩埚的能耗及传热效率。热导率高，坩埚能耗低，热响应速度快，不同的熔质往往需要匹配不同热导率的坩埚。因此，坩埚的热导率是坩埚供应商及客户重点关心的参数。
然而，大多数坩埚供应商很难提供不同产品热导率这一参数。为了获得坩埚的热导率，常常需要将样品寄送到专业机构，并利用专业仪器进行测量，测量精度虽较高，但超过了实际应用的要求；另一方面，专业机构的测量费用高，测量周期长，这给产品销售及使用均造成了阻碍，无疑也增加了测量的成本。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，具备测量简单的优点。
(二)技术方案
为实现上述该快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法测量简单目的，本发明提供如下技术方案：一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，包括恒温水箱、热电偶及数码显示装置和加热台，所述恒温水箱包括水管，且水管的外壁设置有管阀，所述加热台的顶部设置有夹紧机构。
所述水管的一端设置有水冷头，所述夹紧机构的内壁固定连接有陶瓷基板，所述夹紧机构的内壁通过陶瓷基板夹持有石墨碳化硅坩埚样块，所述陶瓷基板的底部设置有导热硅脂，所述热电偶及数码显示装置的电偶联线一端连接在陶瓷基板的两面。
优选的，所述陶瓷基板的数量为两个，且陶瓷基板中的一片置于加热台与石墨碳化硅坩埚样块下表面之间，所述热电偶及数码显示装置的电偶连线端分别置于陶瓷基板与石墨碳化硅坩埚样块和加热台的接触面处。
优选的，所述陶瓷基板的另一片的两面分别与水冷头的下表面和石墨碳化硅坩埚样块的上表面接触，且热电偶及数码显示装置的电偶连线端分别置于陶瓷基板与石墨碳化硅样块和水冷头的接触面处。
优选的，所述夹紧机构由夹板、螺杆和螺栓共同组成。
优选的，所述石墨碳化硅样块的高度为hsa，所述石墨碳化硅坩埚样块的高度为Asa，所述热电偶及数码显示装置流过陶瓷基板的热量为
Figure BDA0003029513650000021
和
Figure BDA0003029513650000022
所述石墨碳化硅坩埚样块的热端温度和冷端温度分别为Th和Tc，所述快速测量的导热率为
Figure BDA0003029513650000023
优选的，所述导热率为最终测得的导热率结合Matlab中的polyval函数拟合而成。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，具备以下有益效果：
本发明提供的快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置部件价格便宜，来源广泛，可以节约测量成本，省去送出样品的时间；所提供的测量方法，只需测量几个位置的温度，结合传热学的热阻理论即可计算出几个离散点温度时石墨碳化硅坩埚样块的热导率，再结合Matlab软件即可获得石墨碳化硅坩埚运行温度范围内的所有热导率数值，简单快捷，克服了专业测量的困难，能够满足工程需要。
附图说明
图1为本发明导热侧视装置正视图；
图2为本发明陶瓷基板与石墨碳化硅坩埚样块结构连接示意图；
图3为本发明热阻示意图。
图中：1、恒温水箱；2、管阀；3、夹紧机构；4、水冷头；5、石墨碳化硅坩埚样块；6、陶瓷基板；7、导热硅脂；8、热电偶及数码显示装置；9、加热台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，包括恒温水箱1、热电偶及数码显示装置8和加热台9，恒温水箱1包括水管，且水管的外壁设置有管阀2，加热台9的顶部设置有夹紧机构3。
水管的一端设置有水冷头4，夹紧机构3的内壁固定连接有陶瓷基板6，夹紧机构3的内壁通过陶瓷基板6夹持有石墨碳化硅坩埚样块5，陶瓷基板6的底部设置有导热硅脂7，导热硅脂7的设置可以最大限度减少空气对测量参数的影响，热电偶及数码显示装置8的电偶联线一端连接在陶瓷基板6的两面。
在工作时，恒温水箱1内的水经由水管和管阀2以及水冷头4流动，对固定在上部的陶瓷基板6进行温度的影响，底部加热台9的加热对固定在底部的陶瓷基板6温度进行影响，两个陶瓷基板6的冷热温差对石墨碳化硅坩埚样块5进行温度的传导，同时热电偶及数码显示装置8上的电偶对石墨碳化硅样块5各点的温度进行测量即可带入公式得到热导率。
本实施例中，陶瓷基板6的数量为两个，且陶瓷基板6中的一片置于加热台9与石墨碳化硅坩埚样块5下表面之间，热电偶及数码显示装置8的电偶连线端分别置于陶瓷基板6与石墨碳化硅坩埚样块5和加热台9的接触面处，两根电偶联线端的设置测量陶瓷基板6的冷、热端温度。
本实施例中，陶瓷基板6的另一片的两面分别与水冷头4的下表面和石墨碳化硅坩埚样块5的上表面接触，且热电偶及数码显示装置8的电偶连线端分别置于陶瓷基板6与石墨碳化硅样块5和水冷头4的接触面处，两根电偶联线端的设置测量陶瓷基板6的冷、热端温度。
本实施例中，夹紧机构3由夹板、螺杆和螺栓共同组成。
本实施例中，石墨碳化硅样块5的高度为hsa，石墨碳化硅坩埚样块5的高度为Asa，热电偶及数码显示装置8流过陶瓷基板6的热量为
Figure BDA0003029513650000041
和
Figure BDA0003029513650000042
石墨碳化硅坩埚样块5的热端温度和冷端温度分别为Th和Tc，快速测量的导热率为
Figure BDA0003029513650000043
本实施例中，导热率为最终测得的导热率结合Matlab中的polyval函数拟合而成。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
综上所述，该快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，可以节约测量成本，省去送出样品的时间，所提供的测量方法，只需测量几个位置的温度，结合传热学的热阻理论即可计算出几个离散点温度时石墨碳化硅坩埚样块的热导率，简单快捷，克服了专业测量的困难，能够满足工程需要。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，包括恒温水箱(1)、热电偶及数码显示装置(8)和加热台(9)，其特征在于：所述恒温水箱(1)包括水管，且水管的外壁设置有管阀(2)，所述加热台(9)的顶部设置有夹紧机构(3)；
所述水管的一端设置有水冷头(4)，所述夹紧机构(3)的内壁固定连接有陶瓷基板(6)，所述夹紧机构(3)的内壁通过陶瓷基板(6)夹持有石墨碳化硅坩埚样块(5)，所述陶瓷基板(6)的底部设置有导热硅脂(7)，所述热电偶及数码显示装置(8)的电偶联线一端连接在陶瓷基板(6)的两面。
2.根据权利要求1所述的一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，其特征在于：所述陶瓷基板(6)的数量为两个，且陶瓷基板(6)中的一片置于加热台(9)与石墨碳化硅坩埚样块(5)下表面之间，所述热电偶及数码显示装置(8)的电偶连线端分别置于陶瓷基板(6)与石墨碳化硅坩埚样块(5)和加热台(9)的接触面处。
3.根据权利要求2所述的一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，其特征在于：所述陶瓷基板(6)的另一片的两面分别与水冷头(4)的下表面和石墨碳化硅坩埚样块(5)的上表面接触，且热电偶及数码显示装置(8)的电偶连线端分别置于陶瓷基板(6)与石墨碳化硅样块(5)和水冷头(4)的接触面处。
4.根据权利要求1所述的一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，其特征在于：所述夹紧机构(3)由夹板、螺杆和螺栓共同组成。
5.根据权利要求2或3所述的一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，其特征在于：所述石墨碳化硅样块(5)的高度为hsa，所述石墨碳化硅坩埚样块(5)的高度为Asa，所述热电偶及数码显示装置(8)流过陶瓷基板(6)的热量为
Figure FDA0003029513640000011
和
Figure FDA0003029513640000012
所述石墨碳化硅坩埚样块(5)的热端温度和冷端温度分别为Th和Tc，所述快速测量的导热率为
Figure FDA0003029513640000021
6.根据权利要求5所述的一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法，其特征在于：所述导热率为最终测得的导热率结合Matlab中的polyval函数拟合而成。
CN202110425804.6A 2021-04-20 2021-04-20 一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法 Pending CN113109389A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110425804.6A CN113109389A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110425804.6A CN113109389A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113109389A true CN113109389A (zh) 2021-07-13

Family

ID=76719482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110425804.6A Pending CN113109389A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113109389A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717157A (zh) * 2016-03-30 2016-06-29 华南理工大学 一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置和方法
CN109271673A (zh) * 2018-08-22 2019-01-25 江苏大学 一种温差发电片等效热导率的计算方法
CN110018193A (zh) * 2019-03-22 2019-07-16 上海工程技术大学 一种界面换热系数及材料热导率的测量装置及测量方法
CN110988530A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 江苏大学 一种温差发电片等效热电参数的测量装置及其测量方法
CN112464542A (zh) * 2020-12-22 2021-03-09 桂林电子科技大学 一种电子封装器件等效热导率的计算方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717157A (zh) * 2016-03-30 2016-06-29 华南理工大学 一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置和方法
CN109271673A (zh) * 2018-08-22 2019-01-25 江苏大学 一种温差发电片等效热导率的计算方法
CN110018193A (zh) * 2019-03-22 2019-07-16 上海工程技术大学 一种界面换热系数及材料热导率的测量装置及测量方法
CN110988530A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 江苏大学 一种温差发电片等效热电参数的测量装置及其测量方法
CN112464542A (zh) * 2020-12-22 2021-03-09 桂林电子科技大学 一种电子封装器件等效热导率的计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104422711B (zh) 一种变温样品台及热电性能测量方法
CN202171579U (zh) 双试件防护热板法导热仪
CN205620336U (zh) 一种基于保护热板法的用于多孔金属材料有效热导率的快速测定装置
CN110988530A (zh) 一种温差发电片等效热电参数的测量装置及其测量方法
CN102608154A (zh) 脉冲法或恒流法瞬态测定热物性的系统
CN106645284B (zh) 一种圆管材料导热系数测量系统及其测量方法
CN108195879A (zh) 瞬态法测量材料导热系数及热扩散系数的方法
CN113109389A (zh) 一种快速测量石墨碳化硅坩埚样块热导率的装置及方法
CN211978736U (zh) 一种用于稳态法测量复合相变材料导热系数的装置
Berhanu et al. Performance improvement of an electric injera baking pan (Mitad) using copper powder as additive material
Zaragoza et al. Development of a device for the measurement of thermal and fluid flow properties of heat exchanger materials
CN101806761A (zh) 应用石墨材料特性一维平面导热系数测定仪
Sultan et al. Thermal characterization of porous graphitic foam–Convection in impinging flow
CN210720219U (zh) 一种导热模块导热性能测试平台
CN204228639U (zh) 一种高温防护热板导热仪
RU148273U1 (ru) Устройство для контроля теплопроводности пластин из алюмонитридной керамики
CN111879817B (zh) 一种基于帕尔贴效应测量表面对流传热系数的系统及方法
CN208060425U (zh) 一种导热系数测量仪
CN205317706U (zh) 一种用于导热仪的调温装置
CN211689207U (zh) 多功能纳米真空蒸发源
CN201003995Y (zh) 恒温测试机
CN86101542A (zh) 双试样保护热板高温导热仪
CN2828809Y (zh) 可替换式金属热导率测定仪
Yan et al. Thermal characteristics of a sealed glass-water heat pipe from 0° C to 60° C
CN202171578U (zh) 导热仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210713