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耐火材料 十字熱線法導熱系數試驗（GB/T 5990-2021 版）

耐火材料 十字熱線法導熱系數試驗（GB/T 5990-2021 版）核心要點如下：

適用邊界

溫度：≤1250 ℃（最新版仍維持該上限）

導熱系數：＜1.5 W/(m·K)

熱擴散系數：≤5×10-6? m2/s

材質：均質、各向同性、不含碳（防止電短路）耐火材料，包括定形、不定形及粉狀料

樣品與熱線

尺寸：230 mm×114 mm×65 mm 耐火磚對剖，或 φ50 mm×50 mm 圓柱；兩半試樣中線開 0.4 mm 槽，埋設 Pt-Rh 熱線（φ≤0.35 mm）

十字結構：熱線中點焊接熱電偶（絲徑 ≤ 熱線直徑），形成“十字”測溫點，確保測得最大溫升

爐膛環境要求

溫度均勻性：裝樣區任意兩點溫差 ≤10 ℃；試驗溫度偏差 ±5 ℃；測量熱線溫升期間，爐溫波動 ≤0.1 ℃

升溫速率：5–10 ℃/min 可編程；恒溫段≥15 min 使爐膛穩定

氣氛：默認空氣；含碳或易氧化材料可通 Ar/N2 或低真空（≤100 Pa），防止熱線高溫腐蝕

測量與計算

非穩態法：恒定電流加熱熱線，記錄中點溫度-時間曲線

公式：λ = q / (4π · dT/dln t) ，軟件自動擬合 60–180 s 區間斜率，給出 λ@T 結果

重復性：同一樣板 5 次測試，相對偏差 ≤±2 %

設備核心配置

加熱元件：MoSi? 或石墨，爐膛設反射屏/均熱襯，避免點熱源輻射

測溫：鎢錸熱電偶 + 雙色紅外比對，確保 800–1250 ℃ 信號可信

數據采集：≥1 MHz 采樣，微伏級分辨率，自動剔除環境漂移

結果輸出

自動生成 λ-T 曲線、λ@T 表格、原始電壓-時間文件，符合 21CFR Part11 審計追蹤（可選）

綜上，十字熱線法在 1350 ℃ 以下對耐火材料提供“快速、微損、高精度”導熱系數測試，但須嚴格滿足爐膛均勻性、熱線接觸、氣氛保護三大條件，才能確保 λ 值誤差 ≤±2 %。