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正文內(nèi)容

lec10-11材料的熱性能(編輯修改稿)

2025-08-31 23:51 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 = ? 2 ? 2 / ? 11 1+2V1 1- V1 ? = ? 2 例如:分散相為氣相 低溫 ? 2 / ? 11 高溫,輻射在傳熱中開始發(fā)揮作用,此時,通過材料中氣孔以輻射傳遞的熱量不可忽略,輻射對傳熱貢獻(xiàn)正比于氣孔大小和溫度三次方。 ? 高溫,大的氣孔不僅不降低熱傳遞,而且在某種程度上,隨著溫度的增加,大的氣孔增加有效熱導(dǎo)率。 ? 無論在高溫或低溫,小的氣孔均阻礙熱流動,在多相多孔材料中,熱傳遞的模式可能以很復(fù)雜的方式隨溫度變化。 金屬熱導(dǎo)率 金屬的熱導(dǎo)率可以歸結(jié)為自由電子的貢獻(xiàn)。套用理想氣體熱導(dǎo)率公式得: ???? 23131 VV CC ?? ?其中 CV是電子氣熱容, v是電子運動的平均速度, ?是電子平均自由程, ?是電子弛豫時間。 g r a d TdxdTq ?? ????2nem?? ?2231nemcV ??? ?計算比值: 應(yīng)用經(jīng)典統(tǒng)計的結(jié)果: TkmnkcBBV2321232 ???有: Tek B223 ?????????() () () () 223 ???????ekTB??這就是 WiedemannFranz關(guān)系,該常數(shù)被稱為Lorenz數(shù)( Lorenz number)。 28 / ????? ? WT??宗燕兵 29 純金屬的導(dǎo)熱: 金屬導(dǎo)熱與導(dǎo)電機(jī)理一致;良導(dǎo)電體為良導(dǎo)熱體: 金屬的導(dǎo)熱系數(shù): (晶格振動的加強(qiáng)干擾自由電子運動 ) 鋁金銅銀 ???? ?????? ?T宗燕兵 30 合金: 金屬中摻入任何雜質(zhì)將破壞晶格的完整性 , 干擾自由電子的運動 金屬的加工過程也會造成晶格的缺陷 合金的導(dǎo)熱: (溫度升高 、 晶格振動加強(qiáng) 、 導(dǎo)熱增強(qiáng) ) 如常溫下: 黃銅: 70%Cu, 30%Zn ?? ?純金屬合金 ?? ?Cmw ??? /3 9 8純銅?Cmw ??? /1 0 9黃銅??? ???? ?T材料的熱穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性(抗熱震性): 材料承受溫度的急劇變化(熱沖擊)而不致破壞的能力。 熱沖擊損壞的類型: 抗熱沖擊斷裂性 材料發(fā)生瞬時斷裂; 抗熱沖擊損傷性 在熱沖擊循環(huán)作用下,材料的表面開裂、剝落、并不斷發(fā)展,最終碎裂或變質(zhì)。 熱穩(wěn)定性的表示方法 1 . 一定規(guī)格的試樣,加熱到一定溫度,然后立即置于室溫的流動水中急冷,并逐次提高溫度和重復(fù)急冷,直至觀察到試樣發(fā)生龜裂,則以產(chǎn)生龜裂的前一次加熱溫度 0C表示。(日用瓷) 2 . 試樣的一端加熱到某一溫度,并保溫一定時間,然后置于一定溫度的流動水中或在空氣中一定時間,重復(fù)這樣的操作,直至試樣失重 20%為止,以其操作次數(shù) n表示。 耐火材料 : 1123K; 40min ; 283- 293K; 3(5- 10)min 在復(fù)合體中,由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)之間或結(jié)晶學(xué)方向有大的差別,形成應(yīng)力,如果該應(yīng)力過大,就可以在復(fù)合體中引起微裂紋。 在材料中存在微裂紋,測出的熱膨脹系數(shù)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象 膨脹系數(shù)低于單晶的膨脹系數(shù)。 例如:在一些 TiO2組成物中,有此現(xiàn)象。 3 . 試樣加熱到一定溫度后,在水中急冷,然后測其抗折強(qiáng)度的損失率,作為熱穩(wěn)定性的指標(biāo)。(高溫結(jié)構(gòu)材料)。 熱應(yīng)力 ——僅由于材料熱膨脹或收縮引起的內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。 0 400 800 1200 溫度( 0C) 由于存在顯微裂紋而引起的多晶的熱膨脹滯后現(xiàn)象 1. 熱應(yīng)力的產(chǎn)生 ( 1)因熱脹冷縮受到限制而產(chǎn)生的熱應(yīng)力 (2)因溫度梯度而產(chǎn)生熱應(yīng)力 ( 3)多相復(fù)合材料因各相膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生熱應(yīng)力 抗熱沖擊性能 ——抗熱沖擊斷裂性能 考慮問題的出發(fā)點: 從熱彈性力學(xué)的觀點出發(fā) ,以強(qiáng)度 應(yīng)力為判據(jù),即材料中的熱應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時發(fā)生斷裂。 1. 第一熱應(yīng)力斷裂抵抗因子 R 僅考慮最大的熱應(yīng)力 : ?Tmax= ?f (1- ?)/ ? E (1- ?)/ ?E 表征材料熱穩(wěn)定性的因子(第一熱應(yīng)力斷裂抵抗因子或第一熱應(yīng)力因子) 考慮承受的最大溫差與最大熱應(yīng)力、材料中的應(yīng)力分布、產(chǎn)生的速率和持續(xù)時間,材料的特性(塑性、均勻性、弛豫性),裂紋、缺陷、散熱有關(guān)。 2. 第二熱應(yīng)力斷裂抵抗因子 R180。
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