耐火材料 十字热线法导热系数试验（GB/T 5990-2021 版）

耐火材料 十字热线法导热系数试验（GB/T 5990-2021 版）核心要点如下：

适用边界

温度：≤1250 ℃（最新版仍维持该上限）

导热系数：＜1.5 W/(m·K)

热扩散系数：≤5×10-6  m2/s

材质：均质、各向同性、不含碳（防止电短路）耐火材料，包括定形、不定形及粉状料

样品与热线

尺寸：230 mm×114 mm×65 mm 耐火砖对剖，或 φ50 mm×50 mm 圆柱；两半试样中线开 0.4 mm 槽，埋设 Pt-Rh 热线（φ≤0.35 mm）

十字结构：热线中点焊接热电偶（丝径 ≤ 热线直径），形成“十字”测温点，确保测得最大温升

炉膛环境要求

温度均匀性：装样区任意两点温差 ≤10 ℃；试验温度偏差 ±5 ℃；测量热线温升期间，炉温波动 ≤0.1 ℃

升温速率：5–10 ℃/min 可编程；恒温段≥15 min 使炉膛稳定

气氛：默认空气；含碳或易氧化材料可通 Ar/N2 或低真空（≤100 Pa），防止热线高温腐蚀

测量与计算

非稳态法：恒定电流加热热线，记录中点温度-时间曲线

公式：λ = q / (4π · dT/dln t) ，软件自动拟合 60–180 s 区间斜率，给出 λ@T 结果

重复性：同一样板 5 次测试，相对偏差 ≤±2 %

设备核心配置

加热元件：MoSi? 或石墨，炉膛设反射屏/均热衬，避免点热源辐射

测温：钨铼热电偶 + 双色红外比对，确保 800–1250 ℃ 信号可信

数据采集：≥1 MHz 采样，微伏级分辨率，自动剔除环境漂移

结果输出

自动生成 λ-T 曲线、λ@T 表格、原始电压-时间文件，符合 21CFR Part11 审计追踪（可选）

综上，十字热线法在 1350 ℃ 以下对耐火材料提供“快速、微损、高精度”导热系数测试，但须严格满足炉膛均匀性、热线接触、气氛保护三大条件，才能确保 λ 值误差 ≤±2 %。