编辑: 怪只怪这光太美 2013-03-18

18 玻璃具有近程有序、远程无序的结构.在讨论它的导热机理时,近似地把它当作 由直径为几个晶格间距的极细晶粒组成的 多晶体 可以用声子导热的机制来描述玻璃的导热行为和规律 对于玻璃来说,声子平均自由程在不同温度将基本上是常数,其值近似等于几个 晶格间距(因此,玻璃的导热系数对组成不敏感) 根据声子导热的 式可知,玻璃的导热主要由热容与温度的关 系决定,在高温则需考虑光子导热的贡献 (4)非晶态的热导率 ? ? ? ? ? d l CV ph ) ( ) (

3 1 ? ?

600 900 T(K) ? 光子导热 声子导热

0 900K以下的导热主要由热容与 温度的关系决定 900K以上?的增加是光子导热的 贡献

19 晶态和非晶态的导热系数(随温度变化)曲线比较 非晶态的导热系数(不考虑光子导热的贡献)在所有温度下都比晶态的小. 非晶态的声子平均自由程,在绝大多数温度范围内都比晶态的小得多 晶态和非晶态材料的导热系数在高温时比较接近.当温度升到一定值时,晶 态的平均自由程已减小到下限值,类似于非晶态,其声子平均自由程等于几 个晶格间距的大小;

而晶态与非晶态的热容也都接近3R;

光子导热还未有明 显的贡献,因此晶态与非晶态的导热系数在较高温时就比较接近 非晶态导热系数曲线与晶态导热系数曲线的一个重大区别:非晶态导热系数 曲线没有导热系数的峰值 T(K) ? 光子导热 声子导热 非晶态 晶态

20 两种金属构成连续无序固溶体时,溶质组元浓度高,热导率降低愈多,并且热导率 最小值靠近原子浓度50% 当组元为铁及过渡族金属时,热导率最小值相对50%处有较大地偏离 形成有序固溶体时,热导率提高,最大值对应于有序固溶体化学组分 4. 化学组成的影响 (1)合金组成对热导率的影响 (2)晶体组成对热导率的影响 不同组成的晶体,热导率往往有很大差异.这是因为构成晶体的质点的大小、性 质不同,它们的晶格振动状态不同,传导热量的能力也就不同 一般来说,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.即轻元素和结合能大的固体热导率较大,如金刚石的?=1.7*10-2 W/(m?K),硅、锗的热导率分别为1.0*10-2和0.5*10-2W/(m?K)

21 陶瓷材料:在一般情况下其导热系数曲线,往往介于晶体和非晶体导热系数曲线 之间.可能出现三种情况: 当材料中所含有的晶相比非晶相多时,在某一温度以上,它的热导率将随温 度上升而稍有下降.在高温下热导率基本上不随温度变化 当材料中所含的非晶相比晶相多时,它的热导率通常将随温度升高而增大 当材料中所含的晶相和非晶相为某一适当的比例时,它的热导率可以在一个 相当大的温度范围内基本上保持常数

2 2

1 2 (1 )/( 1)

1 (1 )/( 1) c c d d d c c d d d V c V ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5. 陶瓷的热导率 陶瓷材料典型微观结构是晶相分散在连续的玻璃相中,其热导率可按下式计算: ?c和?d分别为连续相和分散相物质热导率 Vd为分散相的体积分数

22 气孔可看作为一分散相,只是?pore(=?d)?0,Q=?c/?d很........

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