導(dǎo)熱系數(shù)用來衡量物體傳導(dǎo)熱量的能力，又稱為熱導(dǎo)率。定義為單位溫度梯度(在1m長度內(nèi)溫度降低1K)在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)單位導(dǎo)熱面所傳遞的熱量。單位為W/(m·K)，是尖晶石質(zhì)保溫隔熱耐火材料最核心的性能，是表征材料保溫隔熱效果的主要指標(biāo)。本論文采用PBD-12-4p型平板導(dǎo)熱測試儀、參照YB/T4130-2005測試標(biāo)準(zhǔn)，通過水流量平板法測定尖晶石質(zhì)保溫隔熱耐火材料的熱導(dǎo)率。

由于尖晶石質(zhì)保溫隔熱耐火材料存在氣孔，材料內(nèi)部熱傳導(dǎo)主要通過固相和氣相進(jìn)行傳導(dǎo)。對(duì)于非金屬固體，熱量是由晶格震動(dòng)的格波來傳遞的。而格波可分為聲頻支和光頻支兩類，前者主要體現(xiàn)為相鄰質(zhì)點(diǎn)之間的熱傳導(dǎo)，以聲子的方式進(jìn)行傳遞，后者則主要體現(xiàn)在固體材料質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的電磁輻射，以光子的方式傳遞熱量，其輻射能與溫度的四次方成正比。因此在低溫時(shí)，光頻支格波產(chǎn)生的輻射傳熱可以忽略不計(jì)，但在高溫條件下，固體的熱輻射不可忽略。在氣孔中，主要進(jìn)行的是空氣的對(duì)流傳熱，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)極低(0.023Wm-1K-1)，且球形封閉氣孔內(nèi)空氣難以形成對(duì)流，故材料中空氣的對(duì)流傳熱可以忽略不計(jì)。因此，尖晶石質(zhì)保溫隔熱耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要與其物相組成和體積密度(或者氣孔率)有關(guān)。

經(jīng)測定，不同密度富鋁尖晶石(相組成為鎂鋁尖晶石和剛玉(S+A))、鎂鋁尖晶石(S)和富鎂尖晶石(相組成為鎂鋁尖晶石和方鎂石(S+M))1000℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)如表1所示：

表1不同體積密度和相組成試樣的導(dǎo)熱系數(shù)(W·m-1·K-1)

材料的結(jié)晶構(gòu)造對(duì)其導(dǎo)熱系數(shù)有重要影響。因?yàn)槁曌觽鲗?dǎo)與晶格振動(dòng)的非線性有關(guān)。晶體結(jié)構(gòu)俞復(fù)雜，晶格振動(dòng)的非線性程度俞大，導(dǎo)致格波受到的散射俞大，聲子的平均自由程就俞小，熱導(dǎo)系數(shù)就越低。在剛玉、鎂鋁尖晶石和方鎂石三種晶體中，鎂鋁尖晶石的尖晶石型結(jié)構(gòu)比剛玉的剛玉型結(jié)構(gòu)和方鎂石的NaCl型結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，因而具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)。由表可知，密度相同時(shí)，具有鎂鋁尖晶石單一相組成的尖晶石質(zhì)保溫隔熱耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)總是最低的，實(shí)測結(jié)果與理論分析結(jié)論一致。

氣孔率對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)具有更重要的影響。氣孔率越高，材料內(nèi)部的孔隙越多，固相含量就越少，材料的導(dǎo)熱系數(shù)就越低。鎂鋁尖晶石輕質(zhì)隔熱材料中的球形閉孔結(jié)構(gòu)對(duì)降低材料的熱導(dǎo)率至關(guān)重要。當(dāng)熱流通過固相傳熱傳導(dǎo)至球形閉孔的孔壁時(shí)，熱流無法繼續(xù)沿著原來的傳導(dǎo)方向繼續(xù)進(jìn)行固相熱傳導(dǎo)，必須沿著整個(gè)球壁進(jìn)行傳導(dǎo)，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)的路程大大增加、熱流被分散減弱，最終傳導(dǎo)至材料另一側(cè)的熱量減少。另一方面，球形封閉氣孔內(nèi)空氣基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣孔中的空氣對(duì)流傳熱也相應(yīng)減少。對(duì)于相組成為方鎂石和鎂鋁尖晶石的試樣，由于氧化鎂的促燒作用導(dǎo)致試樣致密度提高、氣孔率減小，因而材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高。此外，體積密度低的試樣其氣孔率更高，因而具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)。