【正文】 的溫度 Tc稱為居里溫度。 一些物質(zhì)的居里溫度 一些物質(zhì)的居里溫度 物質(zhì) 單位（攝氏度） 坡莫合金 30％ 70 郝斯勒合金 200 鎳 358 坡莫合金 (FeNi)78％ 550 磁鐵礦 585 鐵 769 鈷 1140 居里溫度的應(yīng)用 ? 電飯鍋利用磁性材料的居里點的特性。在電飯鍋的底部中央裝了一塊磁鐵和一塊居里點為 105度的磁性材料。當(dāng)鍋里的水分干了以后，食品的溫度將從 100度上升。當(dāng)溫度到達大約 105度時，由于被磁鐵吸住的磁性材料的磁性消失，磁鐵就對它失去了吸力，這時磁鐵和磁性材料之間的彈簧就會把它們分開，同時帶動電源開關(guān)被斷開，停止加熱。 磁滯曲線 磁滯回線和極限磁滯回線； Bs飽和磁感應(yīng)強度； Hc矯玩場； Br剩余磁感應(yīng)強度。 磁性物質(zhì)的分類 (1)軟磁材料 其矯頑磁力較小，磁滯回線較窄。 (鐵心 ) (2)永磁材料 其矯頑磁力較大，磁滯回線較寬。 (磁鐵 ) (3)矩磁材料 其剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線為矩形。(記憶元件 ) H B H B H B 根據(jù)滯回曲線和磁化曲線的不同，分成三類： ? 宇宙飛船返回大氣層，表面溫度高達2022?C以上，而船內(nèi)溫度要求 ~ 30?C！ ? H2/O2液體火箭的燃料 H2的沸點 40K，其保存需要隔熱材料。 ? 建筑的保溫，冬天的取暖、夏天的降溫，隔熱材料將大幅度減少能源的浪費。 ? 電腦 CPU要散熱 . 材料的熱學(xué)性質(zhì) ? 固體傳熱均與晶格振動有關(guān) ，物體中各質(zhì)點運動時的動能總合就是該物體的熱量。 ? 由于材料中各質(zhì)點間的作用力很強，故一個 質(zhì)點的運動 會 帶動 其它 相鄰質(zhì)點 隨之 振動 。 作用力越強，傳熱效果越好 。 ? 相鄰質(zhì)點振動時間總是超前或滯后，也即肯定有位相差，使晶格振動以彈性波（格波）的形式傳播。 ? 若相鄰質(zhì)點間振動的位相差很?。ㄕ駝臃较蛳嗤?，其頻率落在聲頻，故稱聲頻支振動；若相鄰質(zhì)點間位相差很大（振動方向相反），幾乎相反時，頻率往往在紅外區(qū)，稱為光頻支振動 材料的熱膨脹 ? 熱膨脹系數(shù)： ?L/L0 =?L ?T 其中 ?L為線膨脹系數(shù)， ?T為溫差， ?L為伸長長度， L0 原始長度?；?qū)懗桑? LT = L0(1+ ?L ?T) 同理對體積變化有： VT = V0（ 1+ ?V ?T） 對各向同性立方體則： VT = L0 (1+ ?L ?T)3 ? V0(1+3 ?L ?T) 即 ?V ? 3 ?L 對各向異性晶體，各晶軸膨脹程度不同，有： VT = LaLbLc= (1+ ?a ?T) (1+ ?b ?T)(1+ ?c ?T) ?V0(1+ ?a + ?b+ ?c ) 即 ?V ? ?a + ?b+ ?c 熱膨脹機理 ? 若將質(zhì)點的熱振動看成是簡諧振動，則升高溫度只會增大振幅，不會改變平衡位置，故質(zhì)點的平均距離不會改變，溫度改變不會改變晶體的大小和形狀，也就不會有熱膨脹。 ? 實際上原子間的作用力是非線性的。原子 靠近時斥力增幅遠大于原子離開時吸引力增幅 ，故靠近的幅度小于遠離的幅度，當(dāng)溫度升高時，靠近的增幅小于遠離的增幅，故而 導(dǎo)致熱膨脹 。 ? 原子間的 結(jié)合力越強 ，升高同樣溫度時振幅增大越小，故 熱膨脹系數(shù)越小 。 ? 熱膨脹系數(shù)與熱容隨溫度變化有相似的變化規(guī)律，即一般隨溫度升高而增大。 ? 膨脹系數(shù)主要用于： ?設(shè)計施工中對有溫差場所的熱脹縫 ?復(fù)合材料的膨脹系數(shù)設(shè)計和控制 ?與熱縮材料調(diào)制成 0膨脹系數(shù)材料。 ?在膨脹系數(shù)大的材料表面處理一層膨脹系數(shù)小的材料可以產(chǎn)生壓應(yīng)力，使材料的強度提高，防止表面龜裂。 材料的熱傳導(dǎo) ? 熱量的傳導(dǎo)通常用熱傳導(dǎo)方程來表示，實驗證明經(jīng)過平壁的導(dǎo)熱量與面積、溫差和時間成正比，與壁厚成反比，即： Q=?St(T2T1)/x 其中 Q為導(dǎo)熱量 KJ， ?為導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）， T1, T2為溫度， S為面積， t為時間。通常用熱流密度q(W/m2)來表示，它是指單位時間內(nèi)、單位面積上所傳導(dǎo)的熱量，此時 q= ?(?T/?x) ? 導(dǎo)熱系數(shù)也隨溫度而變 ，一般有線性關(guān)系： ?=a+bT+cT2，材料的組成會影響 b, c的符號。 ? 熱量傳遞的方式還有對流換熱和熱輻射 。 熱傳導(dǎo)機理 ? 在 氣體和液體 中，分子可以自由運動， 分子間的碰撞 很方便地將能量傳遞，即產(chǎn)生 對流傳熱 。 ? 固體 中的質(zhì)點只能牢固地處在一平衡位置振動，不能產(chǎn)生對流傳熱。只能通過晶格振動格波或自由電子的運動來傳熱。金屬有大量自由移動的電子，而電子質(zhì)量很輕，移動迅速，傳熱方便，故金屬一般都有很大的熱導(dǎo)率，晶格振動對金屬傳熱也有貢獻，但很次要。非金屬材料一般幾乎沒有自由電子，晶格振動是其傳熱的方式。 ? 當(dāng)溫度較低時，光頻支格波的能量微不足道，主要是能過聲子導(dǎo)熱（聲頻支格波）；但當(dāng)溫度很高時，如 1773K，此時光頻支格波就變得非常重要而明顯。黑體的輻射能有如下關(guān)系： ET = 4?n3T4/c ?為斯蒂芬 波爾茲曼常數(shù) ? n為折射指數(shù) c為光速。 對于光子傳導(dǎo)來說，如果材料的透明性差，則光子傳導(dǎo)性能就差，只有在很高的溫度下才有明顯的光子傳導(dǎo)；材料是玻璃或單晶，其透明性高，往往在 7731773K就有明顯的光子傳導(dǎo)。 影響熱傳導(dǎo)的因素 ? 溫度影響：溫度不太高時是聲子傳導(dǎo)，高溫時除了聲子傳導(dǎo)外，還有光子傳導(dǎo)。 ? 一般晶體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高有一個峰，即先升后降的過程。非晶體的導(dǎo)熱系數(shù)總是小于晶體，且無峰值。 ? 金屬的熱傳導(dǎo)隨溫度升高而稍有下降； ? 密實的多晶材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而下降，但當(dāng)溫度很高時，由于光子傳導(dǎo)的參與而升高； ? 有一定氣孔的不密實耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而略有上升。 ? 玻璃態(tài)材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而升高，聲頻支格波傳導(dǎo)部分隨溫度升高而升最后達到一個常數(shù)，光頻支格波傳導(dǎo)部分隨溫度升高而升高。 影響熱傳導(dǎo)的因素 ? 顯微結(jié)構(gòu)的影響 ?結(jié)構(gòu)和組成越復(fù)雜，導(dǎo)熱系數(shù)越??；如 MgO, Al2O3的熱導(dǎo)率比 MgAl2O4高。 ?單晶體有各向異性，其不同方向上的熱導(dǎo)率有差異，但總是膨脹系數(shù)小的方向熱導(dǎo)率大；隨溫度升高，晶體的對稱性提高，各方向上的熱導(dǎo)率也會趨同。 ?對于同一組成和同一結(jié)構(gòu)的材料，單晶的熱導(dǎo)率大于多晶的，而多晶的又大于非晶的。 影響熱傳導(dǎo)的因素 ? 化學(xué)組成的影響：原子量越小，半徑越小，化學(xué)鍵越強，楊氏模量越大，熱導(dǎo)率就越大。如金剛石的導(dǎo)熱系數(shù)?， Si ?， Ge ?，而 BeO是氧化物中導(dǎo)熱系數(shù)最大的。 ? 雜質(zhì)的影響：固溶體取代會使熱導(dǎo)率明顯下降，低溫時雜質(zhì)影響尤其明顯。 ? 氣孔的影響：對于封閉性氣孔，其導(dǎo)熱率可近似看成 0，故含氣孔的材料來說，其熱導(dǎo)率將下降明顯。若是開放性氣孔，氣孔內(nèi)的氣體會因?qū)α鞫鴤鳠幔鋵?dǎo)熱率不能再視為 0，但材料的熱導(dǎo)率仍是很低的。正因為此，空心微球、纖維的熱導(dǎo)率都比燒結(jié)后的材料低得多。 導(dǎo)熱材料 ? 金屬都是理想的導(dǎo)熱材料，金屬除了通過金屬鍵振動導(dǎo)熱外，更主要的是以電子運動而導(dǎo)熱，效果非常突出。一般來說，導(dǎo)電性能好的金屬其導(dǎo)熱性也同樣突出。金屬合金也是導(dǎo)熱材料的理想選擇。 ? 原子量小的元素形成的單質(zhì)和化合物，在結(jié)構(gòu)密實下都是理想的導(dǎo)熱材料。這類材料以原子振動方式導(dǎo)熱。如 BeO, AlN, BN, C（金剛石和石墨） , SiC， BOx(x1)等。振動導(dǎo)熱材料都應(yīng)選擇周期表中第三周期及以前的元素形成的單質(zhì)和化合物。 ? 水是液體中導(dǎo)熱效果較好的材料，主要原因是水中的 H可以方便通過 H+在水分子之間傳遞，振動傳遞能量。 ? 混合型導(dǎo)熱材料同時以電子和原子振動方式導(dǎo)熱，如石墨。 保溫材料 ? 保溫材料的目的是阻止熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)的機理是分子運動。降低分子運動的方式都會阻止熱量的傳遞。 ? 真空狀態(tài)不會有熱傳導(dǎo)，沒有分子介質(zhì)構(gòu)不成振動和對流碰撞（但會有輻射），因此真空度越高，保溫性能越好。 ? 氣體比固體的分子密度低，故氣體的傳熱性能比固體差，以氣體代替固體可以降低熱傳導(dǎo)。 ? 重原子的振動幅度比輕原子小，熱傳導(dǎo)能力弱。但重原子的成本往往太高，不可能用于保溫材料，更何況還有比這些材料更好的保溫方式。 常見的保溫材料 ? 保溫材料（絕熱材料）常見的按形態(tài)分有纖維狀、微孔狀、氣泡狀。 ? 巖棉：以玄武巖或輝綠巖為主要原料，高溫熔融而制成的人造無機纖維。 ? 特點：質(zhì)輕（容重 30~200Kg/m3)，導(dǎo)熱系數(shù)小()，吸聲性好、絕緣性好、穩(wěn)定性好。利用成型后產(chǎn)生的不連續(xù)孔隙隔熱。 ? 用法：一般與粘合劑固化成型 ? 缺點：成型后導(dǎo)熱系數(shù)增大不少，粘劑一般是有機物，故耐火性差，一般使用期 23年，皮膚接觸過敏。 ? 玻璃棉：一般容重 50Kg/M3，常溫導(dǎo)熱系數(shù)，其優(yōu)點和弱點同巖棉 ? 膨脹珍珠巖（火山玻璃熔巖，膨脹倍數(shù)可達 730倍）：一般容重 80~150Kg/m3，常溫導(dǎo)熱系數(shù)~；一般與水泥、石膏、水玻璃等合用。 ? 微孔硅酸鈣：將硅酸鹽制成多孔結(jié)構(gòu)。導(dǎo)熱系數(shù)一般在 ，容重一般在 200Kg/M3附近。 ? 另外象礦渣棉、膨脹蛭石、泡沫石棉、硅酸鋁纖維、泡沫玻璃等等。 新型保溫材料的開發(fā) ? 一種好的保溫材料應(yīng)具有如下特點： ?導(dǎo)熱率小 ?成本低 ?熱穩(wěn)定性高 ?化學(xué)惰性高（耐腐蝕和無腐蝕性） ?原料豐富易得 新型保溫材料的開發(fā) ? 熱導(dǎo)率小 ?組成上：分子量相對大的原子形成的材料熱導(dǎo)率小 ?結(jié)構(gòu)上：空心微球、纖維狀材料往往形成氣孔，這類材料的導(dǎo)熱率明顯要小。這類材料的容重也往往很小。 ?表面處理上：降低吸收，增強反射，尤其是對高溫保溫材料來說重要。 ? 成本低：使用如 Al、 Si、 Fe等常見元素及其化合物如氧化物作為基材可以降低成本。 ? 熱穩(wěn)定性高：一般形成穩(wěn)定的離子化合物或原子晶體的共價化合物 ? 化學(xué)惰性高：材料的化學(xué)鍵穩(wěn)定性高就難以反應(yīng)，另外形成鹽類時須考慮其酸堿性，一般要求酸堿性處在近中性較好。 耐高溫材料 ? 按化學(xué)鍵理論可知，具有高熔點的材料須有強的化學(xué)鍵，包括離子鍵、共價鍵和金屬鍵。 ? 強的金屬鍵形成金屬單質(zhì)和合金，由于單質(zhì)的種類有限，故通過金屬鍵而形成的高溫材料一般是指合金。 ? 強的離子鍵和共價鍵均形成陶瓷，尤其以有第二、三周期元素參與形成的單質(zhì)或化合物，由于半徑小，化學(xué)鍵強，故是理想的高溫陶瓷。 耐高溫材料的主要用途 ? 耐火材料 ? 高溫結(jié)構(gòu)材料（高溫下力學(xué)性能突出） ? 航空發(fā)動機、導(dǎo)彈頭及尾翼材料 ? 戰(zhàn)斗機蒙皮溫度在 700K，航天飛機表面溫度 1370K，推重比為 8的發(fā)動機工作溫度1640K，推重比為 10的發(fā)動機工作溫度18202120K，而推重比為 1520的發(fā)動機工作溫度為 20702370K。 耐高溫材料的主要用途 ? 對于耐高溫材料來說，耐高溫并不是其全部，更重要的是其使用性能和可加工性能。 ? 使用性能包括：高溫機械性能（力學(xué)性能）、熱學(xué)性能、高溫化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性、密度、硬度等； ? 加工性能包括：延展性、可塑性、可成型性。 高溫結(jié)構(gòu)材料 ? 從應(yīng)用角度來說，高溫是相對的。對于有機高分子材料來說， 200?C以上就是高溫了；對于 Mg， Al合金來說， 200?C以上使用也是高溫了；對于超音速戰(zhàn)斗機來說，飛機蒙皮要求耐 400 ?C以上高溫；對于航空發(fā)動機的燃燒室來說，要求最起碼能承受1000 ?C以上的高溫，有的甚至要達到 2022 ?C!