【2017年整理】材料性能学-7.ppt

1 材料性能学 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2 第七章 材料的热学性能 7.1 热学性能的物理基础 7.2 热容 7.3 热膨胀 7.4 热传导 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3 前言 热是能量的一种表现形式。 材料及其制品在使用过程中，将对不同的温度作出反映，表现出不同的热物理性能，这些热物理性能称为材料的热学性能。 材料的热学性能是表征材料与热相互作用行为的一种宏观特性，包括热容、热膨胀、热传导、热辐射、热稳定性等。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 4 热学性能是实际应用中选择材料的基本依据之一。 精密仪器、仪表、光学构件材料的热膨胀系数要低，热敏元件却相反。 材料间的封接，真空系统中要求材料的热膨胀系数相近、否则易漏气。 工业炉衬、建筑材料的导热系数要低；燃气轮机、晶体管散热器、暖气片却相反。 航天飞行器的隔热材料不但导热系数要低，而且要有较大热容，从而使温度升高需要较大能量。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5 材料的组织结构发生变化时，热性能也会发生变化。 热性能分析是材料研究中确定临界点并判断材料的相变特征的重要方法。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 6 热性能的物理本质：晶格热振动（lattice heat vibration） 7.1 热学性能的物理基础 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 7 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 8 晶格热振动中质点的运动方程 晶胞中只含有一个原子，每个原子都具有相同的质量 m； 晶格常数（平衡时原子间距）为a；热运动使原子离 开平衡位置x，在任一瞬间该质点在x方向的位移为Xn， 其相邻质点的位移为Xn-1，Xn+1， 则第n个原子相对第 n-1个原子间的位移是： Xn–Xn-1 。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 9 设：原子间的作用力是和位移成正比，但方向相反的弹性力；两个最近邻原子间才有作用力—短程弹性力。 原子间的作用力服从虎克定律 第n个原子受第n+1个原子的作用力 ： Fn，n+1 = -Em(xn- xn+1) 第n个原子受第n-1个原子的作用力： Fn，n-1 = -Em(xn- xn-1) 则第n个原子所受原子的总力为： F= Fn，n+1 +Fn，n-1 得： F=Em(xn+1+xn-1-2xn) Em为微观弹性模量 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.