材料热学2.pptVIP

* * 魏德曼－弗兰兹定律： 热导率与电导率的关系 在室温时，金属的热导率和电导率的比值是一个常数，不随金属不同而改变。 洛伦兹（Lorentz）加以推广： Wiedemann Franz (洛伦兹常数) T：绝对温度 在较高温度下，电导率较高的金属，L为常数： 在较低温度下，电导率较低的金属，L为变数： 影响热导率的因素 1.温度的影响 在德拜温度以上： 在德拜温度以下： ?：通常为负的常数 ?0：绝对零度时的热导率 T：绝对温度 ?：常数 T：绝对温度 2. 显微结构的影响 （1）结晶构造的影响 声子传导与晶格振动的非谐性有关。晶体结构愈复杂，晶格振动的非谐性程度愈大。格波受到的散射愈大，因此，声子平均自由程较小，热导率较低。 如：镁铝尖晶石的热导率比Al2O3和MgO的热导率都低，莫来石的结构更复杂，其热导率比尖晶石还低得多。 （2）各向异性晶体的热导率 非等轴晶系的晶体热导率呈各向异性。 温度升高时，不同方向的热导率差异减小。因为温度升高，晶体结构的对称性提高。 （3）多晶体与单晶体的热导率 对于同一种物质，多晶体的热导率总是比单晶体小。 因为多晶体中，晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多，声子更易受到散射，其平均自由程要小得多，所以热导率小。 温度愈高，差异愈大： 晶界、缺陷、杂质在高温时对声子的阻碍作用更强； 单晶的光子传导在高温时更明显。 （4）非晶体的热导率 非晶体具有“近程有序，长程无序”的结构。 其声子平均自由程在不同温度上基本为常数，其值近似等于几个晶格的间距。 3. 化学组成的影响 构成晶体的质点的大小、性质不同，其晶格振动状态不同，导致其热导率不同。 一般而言，质点的原子量愈小，密度愈小，杨氏模量愈大，德拜温度愈高，则热导率愈大。 因此，轻元素的固体和结合能高的固体热 导率较大。 如：?金刚石=1.7?10-2 W/(m ?K) ?Si=1.0?10-2 W/(m ?K) ?Ge=0.5?10-2 W/(m ?K) 固溶体的形成同样降低热导率。 在连续固溶体中，合金成分离纯金属愈远，导热率下降愈多。 4. 复相材料的热导率 分散相均匀地分散在连续相中： ?c：连续相热导率 ?d：分散相热导率 Vd：分散相体积分数 5.气孔的影响 将气孔看作分散相： ?s：固相的热导率 p：气孔的体积分数 在不改变结构状态的情况下，气孔率增大，总是使?降低。 多孔、泡沫硅酸盐、纤维制品、粉末和空心球状轻质陶瓷制品的保温原理。 热导率的测定 1.稳态测试 （1）直接法 P：电功率 L：试样长度 S：试样截面积 T2、T1：温度 C：比热容 G：水流量 t1、t2：入水、出水温度 *