材料物理性能热学性能

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1、材料物理性能无机材料专业无机材料物理性能2无机材料的热学性能无机材料热学性能包括:热容热膨胀热传导热稳定性熔融和分解无机材料物理性能3物理本质晶格的热震动：质点围绕平衡位置作微小震动这些是固体物理学在无机材料热性能方面的具体表现无机材料物理性能4无机材料的热容(Heatcapacity)定义：C=Q/T物体温度升高1K需要的能量，比热容：J/(Kg)摩尔热容：J/(Kmol)平均热容：Q/(T2-T1)无机材料物理性能5恒压热容Cp恒容热容Cv无机材料物理性能6Cp和Cv的关系根据热力学第二定律得到：：体膨胀系数，：压缩系数，V0：摩尔容积无机材料

2、物理性能7晶态固体热容的经验定律元素的热容定律-杜隆-珀替定律：元素的恒压的原子热容是25J/(Kmol)化合物的热容定律--柯普定律：化合物分子热容是元素原子热容的总和他们的基础：质点热震动在没有相互干挠时可以相互叠加，容量性能无机材料物理性能8晶态固体热容的量子理论是固体物理学的内容，在教材中有在比较低的温度，Cv=AT3AboveDebyetemperature,Cv=3R无机材料物理性能9无机材料的热容材料的热容和温度关系由实验决定，一般采用如下经验公式(这在今后的工作及研究中十分常见，如热力学计算)：无机材料物理性能10无机材料的热膨胀(Ther

3、malexpansion)热膨胀系数当温度升高，材料的体积或者长度增大l：线膨胀系数，无机材料l的数量级在10-5--10-6/K无机材料物理性能11实质：原子的热振动无机材料的热导率小于金属材料和高分子材料无机材料物理性能12体膨胀系数和线膨胀系数可以根据基础的物理和数学知识推导。如立方体是：v3l当材料在使用中有明显温度变化，热膨胀系数是材料非常重要的性能，热应力是由于热膨胀系数不同无机材料物理性能13电子材料的封装在热膨胀系数的选择是非常重要的晶体材料注意不同方向的热膨胀系数的差别无机材料物理性能14热膨胀和其他性能的关系和结合能及熔点关系结

4、合能高，熔点高，材料中质点的热振动受温度的影响小，材料的热膨胀系数也小和温度关系是温度的函数。一般地，温度升高，热膨胀系数升高和结构关系结构致密，热膨胀系数大，而玻璃的小，因为结构内的“空隙”问题无机材料物理性能15多晶体和复合材料的热膨胀无机材料是晶体和非晶态材料的复合体，其热膨胀实际是它们的热膨胀性能之复合晶态材料的热膨胀有方向性(各向异性)将影响计算的方法或者方式各向同性的计算按复合材料的方式计算无机材料物理性能16不同材料的匹配问题电子材料的封接一定考虑热膨胀系数的匹配材料设计时需要考虑利用材料的热膨胀的利弊.陶瓷材料的增韧问题,可以利用材料的热膨胀

5、产生预应力无机材料物理性能17陶瓷制品表面的釉的热膨胀系数小于陶瓷胚体的热膨胀系数合适的热膨胀系数是材料制备和性能中重要的因素无机材料物理性能18例题一根1m长的Al2O3炉管从室温(25oC)加热到1000oC时，假使在此过程中，材料的热膨胀系数为8.810-6mm/(mm•oC)，计算管的膨胀量是多少？无机材料物理性能19解答根据上面的公式，有：无机材料物理性能20Homework教材第169页第二题下次课交。无机材料物理性能21无机材料的热传导(ThermalConductivity)无机材料的导热性能差别非常大，陶瓷材料中有优良的导热性能良好的导

6、热材料，或者具有优良的绝热性能是优良的绝热材料本质：晶格振动的格波和自由电子的运动其机制和扩散中的机制相近，也符合Fick定律无机材料物理性能22热传导的宏观表征热量从温度高的地方向温度低的地方传导热力学的自发过程，这是热传导现象热传导方程，：热传导系数无机材料物理性能23热传导系数物理意义：单位温度梯度下，单位时间通过面积的热量，单位：W/(m2k)或者J/(m2sK)方程是稳定过程的方程非稳定过程的热传导方程是：无机材料物理性能24热传导的微观机理本质：晶格振动的格波和自由电子的运动金属中有大量自由电子，所以金属的热传导性能好其他结合键(共价键和离

7、子键)主要是晶格振动的格波，而自由电子的贡献非常小晶格振动的格波是晶格振动的相互影响，达到平衡，实现热量的传递无机材料物理性能25声子和声子热传导格波类似在固体中传播的弹性声波，其量子化是声子格波在固体中传播是声子的传播，格波和物质作用是声子和物质的作用，热传导是声子的热传导固体的热传导的方程是无机材料物理性能26光子热传导材料中除了声子的热传导，还有热辐射光子的热传导当材料中存在温度梯度，相邻体积间温度高的体积元辐射能量高，接受的能量低，而温度低的体积元与之相反，能量产生转移，实现热量的光子热传导一般地，陶瓷材料的光子热传导是在温度相当较高时，作用才明显

8、无机材料物理性能27影响热导率的因素温度：是温度的函