材料科学材料物理性能热PPT学习教案

1、会计学1材料材料(cilio)科学材料科学材料(cilio)物理性能热物理性能热第一页，共57页。第1页/共57页第二页，共57页。第2页/共57页第三页，共57页。第1章 绪论(xln)第3页/共57页第四页，共57页。第1章 绪论(xln)第4页/共57页第五页，共57页。第5页/共57页第六页，共57页。第6页/共57页第七页，共57页。第7页/共57页第八页，共57页。第8页/共57页第九页，共57页。第9页/共57页第十页，共57页。11,3324.91V mABVUCN kRJ molKT第10页/共57页第十一页，共57页。12nEnexp()exp()EnnkTkT第11页/共

2、57页第十二页，共57页。00expexpexp1nnkTnkTkT33exp1AAENNkT第12页/共57页第十三页，共57页。实验表明：在低温时，热容和实验表明：在低温时，热容和T3成正比，上式成正比，上式比实验值更快的趋于比实验值更快的趋于0.2,2exp33/exp1V mAEEVEkTCN kRfTTkTkT 2,3expEEV mACN kTT第13页/共57页第十四页，共57页。第14页/共57页第十五页，共57页。2,2exp3exp1V mAVEkTCN kTkTkT 2,20exp( )exp1mV mVEkTCkdTkTkT ( ) 为频率(pnl)态密度第15页/共5

3、7页第十六页，共57页。33,033 12()exp1exp() 1DDTV mDDTdTCRT式中， 为德拜特征(tzhng)温度，DmDkkT第16页/共57页第十七页，共57页。DTV,3mCRDT43V,12()5mDTCR当第17页/共57页第十八页，共57页。BTATCCCemAmm3第18页/共57页第十九页，共57页。122/32.8 10smTAV林德曼公式林德曼公式(gngsh)2/3137sDTAVA:相对原子质量，相对原子质量，V:原子体积，原子体积，Ts熔点熔点物理意义：反映原子结合力物理量，物理意义：反映原子结合力物理量， 越高，其结合力越大越高，其结合力越大Dm第

4、19页/共57页第二十页，共57页。ApaBpaABpCCCCC)1 ( 改变合金组织的热处理实际上不影响高温下的热容。低温(dwn)下奈曼-柯普定律不再适用。第20页/共57页第二十一页，共57页。对于对于(duy)复相：复相：第21页/共57页第二十二页，共57页。第22页/共57页第二十三页，共57页。第23页/共57页第二十四页，共57页。U(r)=U(r0)+cx2-gx3根据(gnj)玻尔兹曼分布：可以算出第24页/共57页第二十五页，共57页。第25页/共57页第二十六页，共57页。第26页/共57页第二十七页，共57页。第27页/共57页第二十八页，共57页。第28页/共57页

5、第二十九页，共57页。第29页/共57页第三十页，共57页。第30页/共57页第三十一页，共57页。可伐合金可伐合金(hjn)，英文：，英文：KOVAR Fe-Ni(29%wt)-Co(17%wt)因瓦合金因瓦合金(hjn)，英文：，英文：INVAR Fe-Ni(36%wt)第31页/共57页第三十二页，共57页。kgradTdxdTkqq:热流密度热流密度 ； k：热导率（导热系数）：热导率（导热系数） W/(mk)单位面积单位面积(min j)上的热量正上的热量正比于温度梯度，其比例系数为热导率。反映材料导热的能力。比于温度梯度，其比例系数为热导率。反映材料导热的能力。xTkAtQ1第32

6、页/共57页第三十三页，共57页。22XTcktTp令令 a：热扩散率（导温系数）：热扩散率（导温系数）物理意义：标志温度变化的速度，将热量传导变化与温度变化联物理意义：标志温度变化的速度，将热量传导变化与温度变化联系在一起。在相同加热条件系在一起。在相同加热条件(tiojin)下，下，a愈大，物体各处温差小。愈大，物体各处温差小。热阻：热量传递受到的阻力热阻：热量传递受到的阻力pckTR第33页/共57页第三十四页，共57页。第34页/共57页第三十五页，共57页。 kph:声子热导率，声子热导率，ke：电子的热导率：电子的热导率除金属除金属(jnsh)外，一般固体特别是离子或共价键晶体中自

7、由电子很少。外，一般固体特别是离子或共价键晶体中自由电子很少。ephkkk第35页/共57页第三十六页，共57页。l vCk31 k：热导率（导热系数）：热导率（导热系数） ; C单位体积气体单位体积气体(qt)的热容；的热容；v分子运动的平均速度，分子运动的平均速度，l 分子运动的平均自由程。分子运动的平均自由程。nEkTkCF022lvETnkkFFe)/2(3122FemnkTk32第36页/共57页第三十七页，共57页。TLke0/L0为洛伦兹数（为洛伦兹数（Lorenz number) 条件条件(tiojin)：不太低的温度下，低温下不：不太低的温度下，低温下不成立成立FemnkTk

8、32Widemann-FranzL0=2.4510-8V2/K2 第37页/共57页第三十八页，共57页。第38页/共57页第三十九页，共57页。表铜合金的性能(xngnng) Properties of copper alloy材材 料料组组 成成热膨胀系数热膨胀系数10-6/热导率热导率W/(mK)电导率电导率IACS纯铜纯铜Cu17.0388-39995-101黄铜黄铜Cu-Zn18.1-19.829-6030-57锡青铜锡青铜Cu-Sn17.5-19.112-209-18铝青铜铝青铜Cu-Al17.1-18.260-1008-17硅青铜硅青铜Cu-Si16.1-18.537-10410

9、-28锰青铜锰青铜Cu-Mn20.41086-16白铜白铜Cu-Ni1713020第39页/共57页第四十页，共57页。第40页/共57页第四十一页，共57页。第41页/共57页第四十二页，共57页。第42页/共57页第四十三页，共57页。TSEABAB SAB: A,B的相对的相对 塞贝克系数塞贝克系数 由于由于(yuy)电动势有方向性，所以电动势有方向性，所以SAB也有方向性也有方向性第43页/共57页第四十四页，共57页。第44页/共57页第四十五页，共57页。第45页/共57页第四十六页，共57页。TE）T（TEll10T0T1T1Tlll0 T1T0 时， 0，杆受压应力(yngl)

10、 T10，杆受拉应力(yngl)第46页/共57页第四十七页，共57页。A B A B A B第47页/共57页第四十八页，共57页。ERlf)1 ( R：第一热应力因子； ：泊松比；al: 热膨胀系数(png zhng xsh)；E：弹性模量 第48页/共57页第四十九页，共57页。khrm 显然(xinrn)， 大，对热稳定性不利 第49页/共57页第五十页，共57页。lf、EkR)1 ( S为非平板样品的形状因子。讨论：具有高的热导率k, 高的断裂强度，低的热膨胀系数和弹性模E，则具有高热冲击断 裂性能。 3） 第三热应力抵抗因子R （明确(mngqu)最大冷却速率）第50页/共57页第五十一页，共57页。第51页/共57页第