材料的热学性.ppt

第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日热容（thermalcontent）热膨胀（thermalexpansion）热传导（heatconductivity）第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日理解材料的热容、热膨胀、热传导的物理本质，掌握表征上述性能的物理参量：摩尔热容、线膨胀、体膨胀系数、热导热和热扩散律的物理意义。第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日热容是物体温度升高1K所需要增加的能量。比热容单位—,摩尔热容单位—平均热容恒压热容恒容热容Q＝热量E＝内能H＝热焓第一节材料的热容第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日a.恒容热容：加热过程中材料的体积不变，则所供给的热量只满足温度升高1K时物体内能的增加。b.恒压热容：保持压力不变的情况下，加热过程中材料的体积膨胀，则所供给的热量除满足温度升高1K时物体内能的增加外，还必须补充对外做功的损耗。比热容：焓和热容是材料发生相变时的重要参量。第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日热分析研究焓和温度的关系，可以确定热容的变化和相变潜热。热分析法是建立在热测量和温度测量基础上的现代测试方法。热分析：程序控制温度，测量物质的物理性质和温度关系的技术。热分析方法的种类：第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日差热分析（DTA）探测过程中的热效应并确定热效应的大小和发生温度。第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日差热分析是在测定热分析曲线的同时，利用示差热电偶测定待测试样1和标准试样2的温度而进行的热分析。示差热电偶由两对热电偶极性反接串联而成，热端处于试样1和2中。第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日●待测试样1、标准试样2和3分别处于加热炉温度场中的对称位置。标样的选择要求是在研究温区内无相变的材料，质量和尺寸与待测样相当，以便于加热和冷却速率相同。第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日热分析应用实例测定并建立合金相图第12页，共34页，星期日，2025年，2月5日热分析应用实例热弹性马氏体相变研究升降温过程中热弹性马氏体的可逆转变都出现显著的吸热与放热峰，据此可以准确地判断相变开始及终了温度。第13页，共34页，星期日，2025年，2月5日热分析应用实例有序—无序转变的研究曲线a：无序的合金加热到350-470℃时，合金发生部分有序化并放出潜热；继续加热到470℃以上发生吸热的无序转变。曲线b表示的是完全有序到完全无序的吸热效应第14页，共34页，星期日，2025年，2月5日第二节材料的热膨胀热膨胀的本质简谐振动第15页，共34页，星期日，2025年，2月5日一、热膨胀系数热膨胀:物体的体积或长度随温度升高而增大的现象αl＝线膨胀系数，即温度升高1K时，物体的相对伸长。第16页，共34页，星期日，2025年，2月5日同理，物体体积随温度的增加可表示为：αV为体膨胀系数，相当于温度升高1k时物体体积相对增长值。举例：立方体由于αl值很小，可略以上的高次项，则：第17页，共34页，星期日，2025年，2月5日二、热膨胀和其他性能关系1．热膨胀和结合能、熔点的关系质点间结合力愈强，热膨胀系数愈小。第18页，共34页，星期日，2025年，2月5日2．热膨胀与温度、热容关系第19页，共34页，星期日，2025年，2月5日2．热膨胀与温度、热容关系热膨胀是固体材料受热以后晶格振动加剧而引起的容积膨胀，而晶格振动的激化就是热运动能量的增大。升高单位温度时能量的增量也就是热容的定义。所以热膨胀系数显然与热容密切相关并有着相似的规律第20页，共34页，星期日，2025年，2月5日(1)机械膨胀仪：采用机械的方法放大并检测试样的热膨胀量。包括干分表式膨胀仪、机械杠杆式膨胀仪等。(2)光学膨胀仪：利用各种光学原理放大并检测试样的热膨胀员。包括光杠杆式膨胀仪、光干涉法膨胀仪等。(3)电学膨胀仪：利州各种咆学原理放大并检测试样的热膨胀量。包括电感式膨胀仪、电容式膨胀仪等。(4)直接观测式膨胀仪：利用精密的测长仪器，如：比长仪、垂高计等，直接观测试样的热膨胀员。(5)x射线衍射法：是一种微观的检测方法。借助晶体对X射线的衍射，测量品格常数(原子间距)随温度的变化.三、热膨胀系数的测量第21页，共34页，星期日，2025年，2月