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耐火材料電阻率測試
發表時間:2025-11-13

在冶金、玻璃、建材等高溫工業領域,耐火材料作為熱工設備的核心內襯材料,其性能直接決定設備的運行穩定性、能耗水平與使用壽命。除耐高溫性、抗侵蝕性等傳統關鍵性能外,電阻率作為表征耐火材料導電特性的核心參數,在電熔窯爐等依賴電熱轉換的設備中具有不可替代的技術價值。


什么是電阻率


電阻率 (Resistivity) 是用來表示各種物質電阻特性的物理量,是衡量材料抵抗電流流過的能力的指標。它是材料的固有特性,描述了每單位長度、面積或體積對電流流動的阻力。電阻率用希臘字母 (ρ)表示,單位為歐姆米(Ωm)。它不僅與物質的種類有關,還受溫度、壓力和磁場等外界因素影響。電阻率是材料的一種基本特性。如果在一塊具有統一剖面的均質材料上施加電壓和測量電流,就能通過公式R = U/I 確定電阻值。如果已知樣品的剖面面積和長度,就能根據電阻測試結果計算相關材料的電阻率特性。與“電阻”的區別:盡管電阻率與電阻名稱相近,但它們是截然不同的概念。電阻率反映的是物質本身對電流阻礙作用的固有屬性,是材料的本質特征;而電阻體現的是物體對電流阻礙作用的外在表現,不僅與材料的電阻率相關,還取決于物體的幾何形狀、尺寸等因素。


電阻率的計算


由電阻公式 R=ρL/S 可以推導出電阻率的計算公式為 ρ = RS/L ,其中 R 表示電阻值,L表示電阻長度,S表示電阻的橫截面積。電阻率的國際制單位是歐姆·米,寫作 Ω·m ,表示橫截面積為1m2、長度為1m的電阻的電阻率。常用的單位還包括 歐姆·厘米,符號:Ω·cm;歐姆·毫米,符號:Ω·mm。


電阻率的分類


電阻率一般可以分為兩類,即體積電阻率與表面電阻率。體積電阻率是指材料單位體積內對電流通過的阻力大小,它主要與物質成分、溫度和材料狀態等因素密切相關,數值越小表示材料導電性能越好。我們通常所說的電阻率即為體積電阻率。表面電阻率是指材料單位面積內對電流通過的阻力大小,它是衡量材料表面導電性能的重要參數之一,主要與材料表面的接觸條件、干凈程度、形態結構等因素密切相關,數值越小表示材料表面導電性能越好。表面電阻率一般用于評價薄膜材料的性能。


電阻率測試方法


1、兩探針法兩探針法又稱歐姆表法,是一種結構簡單的電阻率測量方法。如下圖所示,兩個探針與恒流源和電壓表連接。由恒流源輸出一個恒定電流,電壓表測量兩個探針間的電壓,然后由歐姆定律得出電阻值。兩探針法多用于大電阻和精度要求不高的情況,其原因在于導線、探針以及探針與樣品的接觸電阻等附加電阻通常在歐姆量級,對于大電阻測量來說附加電阻相對較小,對最終的結果影響有限。然而對于小電阻而言,附加電阻與被測樣品阻值接近甚至高于被測樣品阻值,因此其附加電阻會導致相當大的測量誤差。


2、四探針法針對兩探針方法的種種不足,開爾文男爵發展了四探針技術。其工作原理如下圖所示,通常四個探針沿一條直線等間距排列,外側兩個探針(探針 1 和 4)傳輸電流,內側兩個探針測量電壓。恒流源輸出電流 I 到探針 1,電流流經樣品后經探針4 流出形成電流回路。探針 2 和 3 連接電壓表,測量探針兩端的電壓,形成電壓回路。電流和電壓測量不共用探針,而是由各自的一對探針形成回路。根據歐姆定律可得到樣品的電阻值。電壓表的內阻通常在 109 ? 以上,因此流過電壓探針 2 和 3 的電流接近零,因此探針 2 和 3 自身電阻產生的電壓降也接近零,可以忽略。這樣就規避了導線電阻、探針電阻以及探針與材料的接觸電阻的影響,因此四探針方法比兩探針法測量精度更高,適用范圍更廣。


相關檢測標準


1、GB/T 24525-2009 《炭素材料電阻率測定方法》本標準規定了炭素材料電阻率測定的原理、儀器設備、實驗步驟、允許誤差等。本標準適用于炭制品和石墨制品的電阻率測試。2、YS/T 63.2-2023 《鋁用炭素材料檢測方法  第2部分:室溫電阻率的測定》本文件規定了鋁用炭素材料室溫電阻率的測定。本文件適用于測定鋁用炭素材料的室溫電阻率,炭板、炭磚及其他炭素材料也可參照執行。


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