材料物理性能課件

材料物理性能材料物理性能12內(nèi)容材料的熱學(xué)性能材料的磁學(xué)性能材料的電學(xué)性能材料的光學(xué)性能材料的介電性能材料的耐腐蝕性能2內(nèi)容材料的熱學(xué)性能23一、材料的熱學(xué)性能內(nèi)容：熱容、熱膨脹及熱傳導(dǎo)基本概念、物理本質(zhì)、影響因素及其在材料研究中的應(yīng)用3一、材料的熱學(xué)性能內(nèi)容：熱容、熱膨脹及熱傳導(dǎo)34（一）熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)熱力學(xué)第一定律 外界對(duì)系統(tǒng)傳遞能量的一部分使系數(shù)的內(nèi)能增加，另一部分用于系統(tǒng)對(duì)外做功。 說明了熱、功轉(zhuǎn)化的數(shù)量關(guān)系，而不能解決過程進(jìn)行的方向及限度問題。熱力學(xué)第二定律

克勞修斯表述：熱量不可能自動(dòng)從低溫物體傳到高溫物體。開爾文表述：不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，只從一個(gè)熱源吸取熱量，使它完全變?yōu)楣Γ蛊渌矬w不發(fā)生任何變化。 熵增加原理，平衡態(tài)對(duì)應(yīng)于熵最大的狀態(tài)。4（一）熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)熱力學(xué)第一定律5（一）熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)晶格熱振動(dòng)晶格熱振動(dòng)：晶體點(diǎn)陣中質(zhì)點(diǎn)圍繞平衡位置的微小振動(dòng)。材料熱學(xué)性能的物理本質(zhì)均與其晶格熱振動(dòng)相關(guān)。晶格振動(dòng)是三維的，當(dāng)振動(dòng)很微弱時(shí)，可認(rèn)為原子作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。振動(dòng)頻率隨彈性模量Em增大而提高。溫度升高時(shí)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增大，1/2mv2=1/2kT,∑(動(dòng)能)i＝熱能質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)相互影響，相鄰質(zhì)點(diǎn)間的振動(dòng)存在一定的相位差，晶格振動(dòng)以波（格波）的形式在整個(gè)材料內(nèi)傳播。格波在固體中的傳播速度：v=3*103m/s,晶格常數(shù)a為10-10m數(shù)量級(jí)，格波最高頻率：v/2a=1.5*1013Hz頻率極低的格波：聲頻支振動(dòng)；頻率極高的格波：光頻支振動(dòng)5（一）熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)晶格熱振動(dòng)6（一）熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)晶格熱振動(dòng)簡(jiǎn)諧振子的能量是量子化的，以聲子為最小基本單位。引入聲子的好處：簡(jiǎn)諧近似下晶格振動(dòng)的熱力學(xué)問題可當(dāng)作由聲子組成的理想氣體系統(tǒng)來(lái)處理。若考慮非簡(jiǎn)諧效應(yīng)，可看作有相互作用的聲子氣體。材料熱量的得失過程就是聲子的得失過程，熱傳導(dǎo)依靠聲子的傳播。聲子數(shù)目不守恒6（一）熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)晶格熱振動(dòng)7（二）熱容熱容：在沒有相變或化學(xué)反應(yīng)的條件下，材料溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量。物理本質(zhì)：材料的焓隨溫度變化而變化的一個(gè)物理量。質(zhì)量熱容（比熱容）；摩爾熱容QTT1T27（二）熱容熱容：在沒有相變或化學(xué)反應(yīng)的條件下，材料溫度升高8（二）熱容定容熱容容積恒定條件定壓熱容恒壓條件8（二）熱容定容熱容9（二）熱容熱容隨溫度的變化規(guī)律I區(qū)（接近0K）：CV∝TII區(qū)（低溫區(qū)）：

CV∝T3III區(qū)（高溫區(qū)）：

CV趨于恒定IIIIIICVT金屬在室溫以上CV很快接近25Jmol-1K-1，陶瓷在1000oC左右才趨于這一數(shù)值9（二）熱容熱容隨溫度的變化規(guī)律IIIIIICVT金屬在室溫910（二）熱容熱容的經(jīng)典理論和經(jīng)驗(yàn)定律杜?。晏娑桑汉雎宰杂呻娮訉?duì)熱容的貢獻(xiàn)，假設(shè)振動(dòng)能量只由原子的熱振動(dòng)引起，每個(gè)原子的平均動(dòng)能和位能之和為3kT。恒壓下元素的原子熱容為25J/(K·mol)。

用途：推算未知物原子量柯普定律：化合物分子熱容等于構(gòu)成此化合物各元素原子熱容之和

C=∑niCi缺陷：僅適用于高溫段10（二）熱容熱容的經(jīng)典理論和經(jīng)驗(yàn)定律缺陷：僅適用于高溫段11（二）熱容熱容的量子理論 愛因斯坦模型：每個(gè)原子都是獨(dú)立的振子，原子振動(dòng)頻率相同，無(wú)相互作用qE

=hv/k:愛因斯坦溫度高溫時(shí)，T>>qE

Cv≈3R=25J/(Kmol)低溫時(shí)，T<<qET→0K時(shí)，CV→0。缺陷：低溫段偏差大，未考慮質(zhì)點(diǎn)相互作用及低頻率振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn)CVT愛因斯坦曲線實(shí)驗(yàn)曲線11（二）熱容熱容的量子理論缺陷：低溫段偏差大，未考慮質(zhì)點(diǎn)相12（二）熱容熱容的量子理論 德拜模型：考慮了原子間相互作用及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率范圍。假定各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率不同，可連續(xù)分布于0到最大頻率之間。低溫時(shí)參與低頻振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)較多。德拜溫度：qD=hvmax/k高溫時(shí)

Cv≈3R=25J/(Kmol)低溫時(shí)缺陷：假設(shè)晶體為連續(xù)體,對(duì)于原子振動(dòng)頻率較高的部分不適用；未考慮電子熱容，不能很好地解釋金屬熱容在極高溫及極低溫的變化規(guī)律CVT德拜曲線實(shí)驗(yàn)曲線12（二）熱容熱容的量子理論缺陷：假設(shè)晶體為連續(xù)體,對(duì)于原子13（二）熱容金屬的熱容自由電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)溫度極低或極高時(shí)自由電子對(duì)熱容有貢獻(xiàn)常溫下點(diǎn)陣熱容大于電子熱容過渡金屬的電子熱容較大，包括s層電子熱容、d層或f層電子的熱容。過渡金屬的熱容遠(yuǎn)比簡(jiǎn)單金屬的大合金成份對(duì)熱容的影響一般情況下（鐵磁合金除外）可用柯普定律C=∑niCi熱處理對(duì)合金高溫下的熱容沒明顯影響（改變阻值）銅的熱容隨溫度變化的曲線13（二）熱容金屬的熱容合金成份對(duì)熱容的影響銅的熱容隨溫度變14（二）熱容無(wú)機(jī)非金屬材料的熱容高溫（>qD）時(shí)趨近于25J/(molK)，低溫（<qD）時(shí)與T3成正比。qD≈0.2–0.5Tm對(duì)結(jié)構(gòu)不敏感，具有相加性（柯普定律）某些材料可用經(jīng)驗(yàn)公式Cp=a+bT+cT-2+…14（二）熱容無(wú)機(jī)非金屬材料的熱容15（二）熱容組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱容的影響一級(jí)相變：特定溫度下發(fā)生的轉(zhuǎn)變。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)變點(diǎn)具有處于平衡的兩個(gè)相，且在兩相之間存在分界面。如金屬的熔化、凝固，合金的共晶與包晶轉(zhuǎn)變，固態(tài)合金中的共析轉(zhuǎn)變及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變等。熱焓曲線出現(xiàn)躍變，熱容趨于無(wú)窮大。HTTC一級(jí)相變焓和熱容隨溫度的變化15（二）熱容組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱容的影響HTTC一級(jí)相變焓和熱容隨16（二）熱容組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱容的影響二級(jí)相變：一個(gè)溫度范圍內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：轉(zhuǎn)變過程中只有一個(gè)相。如磁性轉(zhuǎn)變、有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變及合金的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等。無(wú)相變潛熱，熱容曲線發(fā)生突變。亞穩(wěn)態(tài)組織轉(zhuǎn)變：不可逆組織轉(zhuǎn)變。HTTC二級(jí)相變焓和熱容隨溫度的變化如過飽和固溶體的時(shí)效，變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶，馬氏體和殘余奧氏體的回火轉(zhuǎn)變等。亞穩(wěn)態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)要釋放熱量，熱容－溫度曲線向下拐折。16（二）熱容組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱容的影響HTTC二級(jí)相變焓和熱容隨17（二）熱容熱容的測(cè)量量熱計(jì)法。低溫及中溫區(qū)：電加熱法高溫區(qū)：撒克司法P：攪拌器，C：量熱器筒17（二）熱容熱容的測(cè)量P：攪拌器，C：量熱器筒18（二）熱容熱分析方法 目的：探測(cè)相變過程中的熱效應(yīng)并測(cè)出熱效應(yīng)的大小和發(fā)生的溫度。熱重法(Thermogravimetry)：測(cè)量質(zhì)量與溫度的關(guān)系。用途：測(cè)量有機(jī)物分解溫度，研究高聚物的熱穩(wěn)定性TIMNi(OH)218（二）熱容熱分析方法TIMNi(OH)219（二）熱容熱分析方法差熱分析(Differentialthermalanalysis,DTA)：測(cè)量試樣與參比物之間溫差與時(shí)間或溫度的關(guān)系。分析所采用的參比物應(yīng)是熱惰性物質(zhì)，即在整個(gè)測(cè)試溫度范圍內(nèi)不發(fā)生分解、相變和破壞，也不與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。參比物的熱容、熱傳導(dǎo)系數(shù)等應(yīng)盡量與試樣接近。缺點(diǎn)：重復(fù)性差，分辨率不夠高非晶TiO2+炭黑19（二）熱容熱分析方法缺點(diǎn)：重復(fù)性差，分辨率不夠高非晶Ti20（二）熱容熱分析方法差示掃描量熱法(Differentialscanningcalorimetry,DSC)：測(cè)量為使試樣與參比物保持同樣的溫度而需補(bǔ)充的熱量與時(shí)間或溫度的關(guān)系用途：測(cè)量相變溫度，進(jìn)行相變潛熱的分析，研究各種因素對(duì)聚合物的玻璃化與結(jié)晶－熔融轉(zhuǎn)變的影響Inconel718優(yōu)點(diǎn)：溫差為0，不受熱阻影響，有很好定量性20（二）熱容熱分析方法Inconel718優(yōu)點(diǎn)：溫差為021（二）熱容熱分析方法的應(yīng)用：材料的轉(zhuǎn)變和反應(yīng)一般伴隨熱效應(yīng)。研究組織轉(zhuǎn)變淬火態(tài)樣品250oC回火2小時(shí)樣品淬火馬氏體→回火馬氏體殘余奧氏體→回火馬氏體碳化鐵→滲碳體21（二）熱容熱分析方法的應(yīng)用：材料的轉(zhuǎn)變和反應(yīng)一般伴隨熱效22（二）熱容熱分析方法的應(yīng)用建立合金相圖：測(cè)定合金的液－固、固－固相變的臨界點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量溫度范圍寬，可測(cè)定任何轉(zhuǎn)變的熱效應(yīng)。凝固點(diǎn)共晶點(diǎn)取某一成份合金，測(cè)定DTA曲線，獲得凝固和共晶轉(zhuǎn)變溫度將不同成份合金的凝固和共晶轉(zhuǎn)變溫度連成平滑的曲線加熱或冷卻速度應(yīng)小于5oC/min22（二）熱容熱分析方法的應(yīng)用凝固點(diǎn)共晶點(diǎn)取某一成份合金，測(cè)23（二）熱容熱分析方法的應(yīng)用熱彈性馬氏體相變研究：熱彈性馬氏體相變體積效應(yīng)小，難以用膨脹法；電阻法則有較大誤差。相變時(shí)熱效應(yīng)顯著，可用DSC法。合金的有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變研究Ti-Ni合金的DSC測(cè)量結(jié)果，顯著的吸熱與放熱峰，可準(zhǔn)確判斷其相變點(diǎn)Cu-Zn合金比熱容曲線23（二）熱容熱分析方法的應(yīng)用Ti-Ni合金的DSC測(cè)量結(jié)果24（三）熱膨脹熱膨脹：物體的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。反膨脹：某些物質(zhì)（水、銻、鉍）在某一溫度范圍受熱體積反而縮小。線膨脹系數(shù):體膨脹系數(shù):各項(xiàng)同性晶體：av=3al各項(xiàng)異性晶體：av=aa+ab+ac無(wú)機(jī)材料線膨脹系數(shù)一般在10-5－10-6K-1數(shù)量級(jí)，通常al越小，材料熱穩(wěn)定性越好（Si3N4,2.7*10-6K-1）。24（三）熱膨脹熱膨脹：物體的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的現(xiàn)25（三）熱膨脹熱膨脹機(jī)理：質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)的非對(duì)稱性，質(zhì)點(diǎn)間平均距離隨溫度升高而增大質(zhì)點(diǎn)間的作用力非線性r<r0時(shí)，斥力隨位移減小而增加較快r>r0時(shí)，引力隨位移增大而衰減較慢25（三）熱膨脹熱膨脹機(jī)理：質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)的非對(duì)稱性，質(zhì)點(diǎn)間平均26（三）熱膨脹熱膨脹與其它性能的關(guān)系熱膨脹和熱容的關(guān)系：兩者均與晶格振動(dòng)緊密相關(guān)，變化趨勢(shì)相同。格律乃森定律

r為常數(shù)，K0為體積彈性模量熱膨脹和結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系：對(duì)于相同結(jié)構(gòu)的晶體，結(jié)合能越大，熔點(diǎn)越高，位能阱越深，膨脹系數(shù)越小鋁線膨脹系數(shù)和實(shí)測(cè)值比較Al2O3線膨脹系數(shù)、比熱容與溫度的關(guān)系26（三）熱膨脹熱膨脹與其它性能的關(guān)系鋁線膨脹系數(shù)和實(shí)測(cè)值比27（三）熱膨脹熱膨脹的影響因素化學(xué)組成：形成固溶體合金時(shí)，溶質(zhì)元素的種類及含量對(duì)合金的熱膨脹有明顯影響；形成化合物時(shí)，原子間相互作用比形成固溶體間的作用大得多，化合物的膨脹系數(shù)比固溶體小得多；鋼中合金元素對(duì)鋼膨脹系數(shù)的影響由其形成碳化物還是固溶于鐵素體所決定，前者使膨脹系數(shù)增大，后者使之降低。晶體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)松散的材料膨脹系數(shù)較小，結(jié)晶石英

vs非晶石英（24:1）鍵強(qiáng)度越高，膨脹系數(shù)越小。陶瓷（共價(jià)鍵、離子鍵）膨脹系數(shù)一般比金屬（金屬鍵）的小多相合金的膨脹系數(shù)可按混合定則估算：a=∑Viai27（三）熱膨脹熱膨脹的影響因素28（三）熱膨脹熱膨脹的影響因素反常膨脹：鐵磁性金屬和合金，膨脹系數(shù)隨溫度變化不同一般金屬，在正常的膨脹曲線上出現(xiàn)附加的膨脹峰。

原因：磁致伸縮抵消正常的膨脹 應(yīng)用：利用負(fù)反常膨脹特性的合金，制備膨脹系數(shù)為0或負(fù)值的Invar合金，或在一定溫度范圍內(nèi)膨脹系數(shù)基本不變的Kovar合金。28（三）熱膨脹熱膨脹的影響因素29（三）熱膨脹熱膨脹的影響因素相變材料發(fā)生相變時(shí)，其膨脹系數(shù)也發(fā)生變化。金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)（一級(jí)相變），點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)重排,體積突變，線膨脹系數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化。有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變（二級(jí)相變）時(shí)無(wú)體積突變，膨脹系數(shù)在相變區(qū)出現(xiàn)拐折。ZrO2

(10000C)：?jiǎn)涡薄姆较啵湛s4%。解決方案：加入MgO,CaO,Y2O3，在高溫下形成立方晶形的固溶體（穩(wěn)定化ZrO2），在溫度小于20000C時(shí)，不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。一級(jí)相變二級(jí)相變完全穩(wěn)定化ZrO2純ZrO229（三）熱膨脹熱膨脹的影響因素一級(jí)相變二級(jí)相變完全穩(wěn)定化Z30（三）熱膨脹熱膨脹的工程意義不同的應(yīng)用對(duì)膨脹系數(shù)的要求不同。精密儀器的零部件要求低膨脹系數(shù)的材料，熱敏元件的雙金屬要求高膨脹合金，集成電路的生產(chǎn)要求膨脹系數(shù)彼此接近的材料（Al2O3vsNb)膨脹系數(shù)的大小是決定材料抗熱震性能的主要因素之一：熱膨脹系數(shù)較小的材料，受到熱沖擊時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小，一般具有較強(qiáng)的抵抗熱沖擊破壞的能力。熱膨脹的應(yīng)用產(chǎn)生合適壓應(yīng)力，提高脆性材料強(qiáng)度：釉的膨脹系數(shù)適當(dāng)?shù)匦∮谂鞯呐蛎浵禂?shù)組織轉(zhuǎn)變一般都伴隨明顯的體積效應(yīng)，膨脹分析可用于測(cè)定相變溫度和相變動(dòng)力學(xué)曲線（測(cè)定鋼的相變點(diǎn)）加熱速度對(duì)馬氏體時(shí)效鋼膨脹曲線的影響金屬間化合物沉淀生成a相及g相a相→g相馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體30（三）熱膨脹熱膨脹的工程意義加熱速度對(duì)馬氏體時(shí)效鋼膨脹曲31（四）熱傳導(dǎo)熱的傳輸：傳導(dǎo)，對(duì)流，輻射熱傳導(dǎo)定義：當(dāng)材料相鄰部分存在溫度差時(shí)，熱量將從溫度高的區(qū)域自動(dòng)流向溫度低的區(qū)域。不同的應(yīng)用對(duì)材料的導(dǎo)熱性要求不同，低導(dǎo)熱性：加熱爐的爐襯材料、航天器的擋熱板；高導(dǎo)熱性：散熱器材料、電子信息材料。穩(wěn)定熱傳導(dǎo)（傅里葉定律）：材料各處溫度不隨時(shí)間而變。非穩(wěn)定熱傳導(dǎo)：dT/dx→0的過程l:導(dǎo)熱系數(shù)；a:導(dǎo)溫系數(shù)。l<0.22W/(mK)的材料稱為隔熱材料31（四）熱傳導(dǎo)熱的傳輸：傳導(dǎo)，對(duì)流，輻射l:導(dǎo)熱系數(shù)；a32（四）熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理：晶格振動(dòng)的格波和自由電子的運(yùn)動(dòng)金屬材料：存在大量的自由電子，有較大的熱導(dǎo)率。（Cu:400,Al:200）晶格振動(dòng)的貢獻(xiàn)較次要。非金屬材料：導(dǎo)熱主要靠晶格振動(dòng)。聲子導(dǎo)熱：中低溫區(qū)主要導(dǎo)熱方式。聲子間碰撞引起的散射是熱阻的主要來(lái)源光子導(dǎo)熱：高溫區(qū)主要導(dǎo)熱方式。輻射能量與溫度的4次方成比例。材料的輻射導(dǎo)熱性能取決于材料的光學(xué)性能。偶極矩周期變化發(fā)射電磁波s:斯蒂芬－玻爾茲曼常數(shù)，n:折射率32（四）熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理：晶格振動(dòng)的格波和自由電子的33（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素金屬熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率的關(guān)系（魏得曼－弗蘭茲定律）：室溫下很多金屬的熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率之比l/s幾乎相同，導(dǎo)電性好的金屬其導(dǎo)熱性也好。應(yīng)用：通過測(cè)定電導(dǎo)率來(lái)確定金屬熱導(dǎo)率。溫度對(duì)金屬熱導(dǎo)率的影響熱阻＝缺陷熱阻＋聲子熱阻T升高，缺陷熱阻下降，聲子熱阻升高純金屬聲子熱阻占主要地位，熱導(dǎo)率隨溫度升高而降低合金缺陷熱阻占主要地位，熱導(dǎo)率隨溫度升高而升高33（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素34（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素溫度對(duì)無(wú)機(jī)非金屬熱導(dǎo)率的影響無(wú)機(jī)非金屬主要依靠聲子和光子導(dǎo)熱低溫段聲子導(dǎo)熱為主，l=1/3Cvl,熱導(dǎo)率隨溫度的上升而先升后降，趨于穩(wěn)定值高溫段光子導(dǎo)熱增加，熱導(dǎo)率隨溫度緩慢升高。對(duì)于一般的非金屬晶體材料，在常用溫度范圍內(nèi)，熱導(dǎo)率隨溫度的上升而下降A(chǔ)l2O3單晶的熱導(dǎo)率溫度的變化C=kT3T↑,l↓34（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素Al2O3單晶的熱導(dǎo)率溫度的35（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素晶體結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬熱導(dǎo)率的影響晶體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，晶格振動(dòng)的非線性程度越大，對(duì)聲子的散射越嚴(yán)重，平均自由程越小，熱導(dǎo)率越低，MgAl2O4

的熱導(dǎo)率比Al2O3和MgO的都低對(duì)于非等軸晶系的晶體，其熱導(dǎo)率存在各向異性，在膨脹系數(shù)低（結(jié)合力強(qiáng)）的方向熱導(dǎo)率大，隨溫度的升高各向熱導(dǎo)率的差異減小對(duì)于同一材料，非晶＜多晶＜單晶，晶粒越大，熱導(dǎo)率越高。非晶材料的熱導(dǎo)率－溫度曲線不出現(xiàn)極大值35（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素36（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素化學(xué)組成組成元素的相對(duì)原子質(zhì)量越小，晶體的密度越小，彈性模量越大，德拜溫度越高，其熱導(dǎo)率越大。輕元素的固體或結(jié)合能大的固體熱導(dǎo)率較大。形成固溶體時(shí)晶格畸變，缺陷增多，散射增加，熱導(dǎo)率減小。溶質(zhì)元素的質(zhì)量、大小與溶劑元素相差愈大，對(duì)熱導(dǎo)率影響愈大。Co,Ni對(duì)Fe的熱導(dǎo)率影響較小,Al,Si的影響較大。雜質(zhì)在低溫的影響比在高溫的影響更強(qiáng)烈基體金屬的熱導(dǎo)率越高，合金元素對(duì)其導(dǎo)熱性能影響越大。Ni對(duì)Cu導(dǎo)熱性能的影響比對(duì)Fe的影響大。36（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素37（四）熱傳導(dǎo)若兩相材料串聯(lián),fA/lA+fB/lB=1/l若兩相材料并聯(lián),fAlA+fBlB=l若一相材料均勻分布于另一相中若lc<<ld影響熱傳導(dǎo)的因素復(fù)相材料的熱導(dǎo)率 復(fù)相材料的熱導(dǎo)率取決于各組成相的分布形式37（四）熱傳導(dǎo)若兩相材料串聯(lián),fA/lA+fB/lB38（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素氣孔的影響氣體的熱導(dǎo)率比固體材料低得多，氣孔率高的多孔輕質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)比一般材料的低，用于隔熱耐火材料氣孔率與氣孔尺寸均很小時(shí)，l=ls（1-P)小尺寸氣孔顯著降低熱輻射傳熱粉末和纖維材料中氣孔為連續(xù)相，其熱導(dǎo)率比燒結(jié)狀態(tài)時(shí)（固體為連續(xù)相）低得多38（四）熱傳導(dǎo)影響熱傳導(dǎo)的因素39（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的測(cè)量穩(wěn)態(tài)法在穩(wěn)定導(dǎo)熱狀態(tài)下，試樣上各點(diǎn)溫度穩(wěn)定不變，溫度梯度和熱流密度也穩(wěn)定不變，根據(jù)所測(cè)得的溫度梯度和熱流密度，就可按傅里葉定律計(jì)算材料的熱導(dǎo)率。關(guān)鍵：控制和測(cè)量熱流密度，使旁向熱流減至最小為保證溫度梯度測(cè)量的精確度，要求在有效的距離內(nèi)有較大的溫差39（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的測(cè)量40（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的測(cè)量40（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的測(cè)量41（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的測(cè)量非穩(wěn)態(tài)法根據(jù)試樣溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況來(lái)測(cè)量材料的熱傳導(dǎo)性能。特點(diǎn)：測(cè)量速度快，熱損失小，適合測(cè)量高溫下傳熱情況需要測(cè)量材料的比熱容41（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的測(cè)量42（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的應(yīng)用熱導(dǎo)率是工程上選擇保溫或熱交換材料時(shí)所依據(jù)的主要參數(shù)之一隔熱耐火材料要求低導(dǎo)熱系數(shù)電子信息材料要求高導(dǎo)熱系數(shù)42（四）熱傳導(dǎo)熱導(dǎo)率的應(yīng)用4