第一章-材料的热学性能.ppt

1.1概述根据振动频率的高低，分为声频支振动和光频支振动（红外光区）。1.2.6热分析应用实例1、建立合金的相图2、热弹性马氏体相变的研究3、有序－无序转变的研究4、钢中临界点分析1、第一热应力断裂抵抗因子R2、第二热应力断裂抵抗因子R热应力引起的材料断裂破坏，还涉及到材料的散热问题，散热使热应力得以缓解。与此有关的因素包括：（1）材料的热导率λ愈快，热应力持续一定时间后很快缓解，所以对热稳定有利。（2）传热的途径，即材料或制品的厚薄，薄的传热通道短，容易很快使温度均匀。（3）材料表面散热速率。如果材料表面向外散热外（例如吹风），材料内、外温差变大，热应力也大，如窑内进风会使降温度的制品炸裂。所以引入表面热传递系数h，h定义为：如果材料表面温度比周围环境高1k，在单位表面积上，单位时间带走的热量。2．膨胀系数与熔点的关系格律乃森总结出金属膨胀系数与熔点的反比例关系：为熔点温度，为熔点温度固态金属的体积，为0K金属的体积，C为常数，约在0.06～0.076之间。熔点较高的金属，具有较低的膨胀系数。3．膨胀系数与德拜温度的关系德拜温度越高，膨胀系数越小。原子间的结合力与成正比，与成正比。原因：膨胀系数是原子间结合力的反映。原子间的结合力越大、膨胀系数越小。1.3.4影响膨胀性能的因素1.相变的影响一级相变：有潜热、比热容无限大，体积发生突变，膨胀系数发生突变。二级相变：无潜热，无体积发生突变，比热容和膨胀系数发生突变。（2）不同结构形态的物质对于相同组成的物质，结构紧密的晶体膨胀系数大。单晶多晶纳米非晶。孔隙越多，膨胀系越小。2.组织成分的影响（1）形成固溶体固溶体的膨胀与溶质元素的膨胀系数和含量有关。溶质元素的膨胀系数高于溶剂基体时，将增大膨胀系数。1.3.5膨胀的测量膨胀测量是材料热性能的一种物理方法。核心：设法将膨胀量放大，精确测量热膨量。测量方法：光学式、电测式、机械式。1.光学膨胀仪（1）光杠杆膨胀仪（2）光干涉法2.电测式膨胀仪（1）电感式膨胀仪（2）电容式膨胀仪3.机械式膨胀仪（1）千分表式膨胀仪（2）杠杆式膨胀仪1.3.6膨胀分析的应用主要用于相转变和结构转变的研究。一级相变：有潜热、比热容无限大，体积有突变，膨胀系数发生突变。二级相变：无潜热，体积无突变，比热容和膨胀系数发生突变。依据：本节重点掌握内容：1、热膨胀的物理机制。2、热膨胀与热容、德拜温度、熔点温度的关系及其原因。3、发生一、二级相变时，材料的热容、体积、热膨胀系数的变化特点。1.4材料的热传导1.4.1热传导的基本概念和定律1.傅里叶定律和热导率热导率（）：单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。热传导：不同温度的物体或区域，在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量（能量迁移）。温度梯度（）：单位长度的温度变化。矢量，方向指向温度升高板材厚度为，板两面温差为，板的面积为则单位时间通过该板面的热量为：称为热量迁移率傅立叶（Fourer）定律：由于热量沿温度降低的方向流动，热量迁移率方向与温度梯度方向相反，所以二量符号相反。2.热扩散率对于不稳定导热过程的体系，引入热扩散率来描述体系的热传导能力和温度长随时间的变化。α为热扩散率，λ为热导率，ρ为密度，c为比热容。在不稳定热传导过程中，材料内经历着热导的同时，还有温度场随时间的变化，α越大的材料各处的温差越小。主要用于计算材料达到均匀温度所用的时间。热阻率：合金固溶体热阻率：：基本热阻（本征）率。基质纯组员的热阻。为温度的函数。：残余热阻率。由于掺杂等晶格缺陷引起的热阻。与温度无关。1.4.2热传导的物理机制固体的导热机制：热传导过程是材料内部的能量传输过程，在固体中其载体有：