材料物理性能測(cè)試思考題答案-閱讀頁(yè)
2024-08-24 08:24本頁(yè)面
【正文】 1 .5 2 .5 間變化；K 是體積模量； V 是體積；CV 是等容熱容。體膨脹系數(shù)與定容熱容成正比，它們有相似的溫度依賴關(guān)系，在低溫下隨溫度升高急劇增大，而到高溫則趨向平緩。具體地來說：根據(jù)導(dǎo)熱機(jī)制可以推論高電導(dǎo)率的金屬就有高的熱導(dǎo)率。隨后，熱導(dǎo)率在一小段溫度范圍內(nèi)基本保持不變；當(dāng)溫度升高到某一溫度后，熱導(dǎo)率開始急劇下降，并在熔點(diǎn)處達(dá)到最低值。在德拜溫度以上略成直線關(guān)系， 。 ②晶粒大小的影響：一般情況是晶粒粗大，熱導(dǎo)率高；晶粒愈細(xì)，熱導(dǎo)率愈低。非立方晶系晶體熱導(dǎo)率表現(xiàn)出各向異性。當(dāng)加入少量雜質(zhì)時(shí)，組元的熱導(dǎo)率降低很劇烈，但隨著濃度的增加對(duì)熱導(dǎo)率的影響要小得多。當(dāng)組元為鐵及過渡族金屬時(shí)，熱導(dǎo)率最小值比50%處有較大的偏離。(3)對(duì)于無機(jī)非金屬材料比較而言, 金屬材料熱導(dǎo)率的影響因素比較單一，而無機(jī)非金屬材料就復(fù)雜一點(diǎn)。①化學(xué)組成的影響：對(duì)于無機(jī)非金屬材料來說，材料結(jié)構(gòu)的相對(duì)原子質(zhì)量愈小，密度愈小，彈性模量愈大, 德拜溫度愈高, 則熱導(dǎo)率愈大, 所以輕元素的固體和結(jié)合能大的固體熱導(dǎo)率較大，固溶體的情況與金屬固溶體的變化趨勢(shì)相似，和金屬固溶體類似，雜質(zhì)濃度很低時(shí)， 雜質(zhì)降低熱導(dǎo)率效應(yīng)十分明顯；雜質(zhì)濃度增高時(shí)，雜質(zhì)效應(yīng)減弱，在低溫下雜質(zhì)效應(yīng)將會(huì)更顯著。③晶粒大小和各向異性的影響：與對(duì)金屬的熱導(dǎo)率影響相同。④非晶體的熱導(dǎo)率：非晶體的熱導(dǎo)率在所有溫度下都比晶體小。⑤分散相的影響：常見復(fù)相陶瓷的典型微觀結(jié)構(gòu)是分散相均勻地分散在連續(xù)相中。⑥氣孔率的影響：無機(jī)材料常含有氣孔，氣孔對(duì)熱導(dǎo)率的影響較復(fù)雜。只是由于與固相相比，其熱導(dǎo)率很小，可以近似認(rèn)為零, 且κc/κd很大，此時(shí)κ≈κs ( 1φ氣孔)。考慮氣孔的輻射傳熱時(shí)，按下式計(jì)算：式中：P 為氣孔面積分?jǐn)?shù)；PL 是氣孔的長(zhǎng)度分?jǐn)?shù)；ε為輻射面的熱發(fā)射率；G是幾何因子；縱向長(zhǎng)條氣孔G=1，橫向圓柱形氣孔G =π/4, 球形氣孔G = 2/ 3；d 是氣孔最大尺寸。可以采取哪些措施提高材料的磁導(dǎo)率？其理論依據(jù)是什么？(1)消除材料中的雜質(zhì)；(2)把晶粒培育到足夠大并呈等軸狀；(3)形成再結(jié)晶織構(gòu)；(4)采用磁場(chǎng)中退火。(2)的理論依據(jù)是晶粒足夠大，使得晶界減少，疇壁遷移變得更加容易。(4)的理論依據(jù)是在沿軸向的磁場(chǎng)中緩慢冷卻時(shí)，磁疇將在室溫磁化時(shí)沿應(yīng)伸長(zhǎng)(在正磁致伸縮情況下)的方向預(yù)先伸長(zhǎng)，這樣經(jīng)過磁場(chǎng)中退火的樣品，其磁致伸縮將不妨礙磁化，樣品的磁化將變得更加容易，從而在該方向會(huì)有高的磁導(dǎo)率。磁晶各向異性能是指沿不同晶軸方向的能量差。物體在磁化時(shí)要伸長(zhǎng)(或收縮)，如果受到限制，不能伸長(zhǎng)(或縮短)，則在物體內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力(或拉應(yīng)力)，物體內(nèi)部將產(chǎn)生的磁彈性能。交換作用能是指近鄰原子間靜電相互作用能，其特點(diǎn)是各向同性，比其它各項(xiàng)磁自由能大102～104數(shù)量級(jí)。而其它各項(xiàng)磁自由能退磁能是指退磁場(chǎng)與鐵磁體的相互作用能。N值、M2越大，退磁能越大。其中，交換作用能的能量最大。但只有原子的電子殼層完全填滿了電子的物質(zhì), 抗磁性才能表現(xiàn)出來, 否則抗磁性就被別的磁性掩蓋了。有外H作用時(shí)：即使總磁矩為0的原子，也會(huì)產(chǎn)生磁矩。物質(zhì)順磁性產(chǎn)生的本源是什么？ 物質(zhì)的順磁性是如何產(chǎn)生的？物質(zhì)順磁性產(chǎn)生的本源是：原子(離子)的固有磁矩。外H作用下：固有磁矩與H作用，有較高的靜磁能，為降低靜磁能，固有磁矩改變與H的夾角，趨于排向外H方向，表現(xiàn)為正向磁化。鐵磁性材料為什么會(huì)形成一定形狀和大小的磁疇？為了最大限度地減小退磁能，磁疇必須形成三角疇的封閉結(jié)構(gòu)，即呈封閉磁路，這樣可使退磁能等于零。對(duì)大塊晶粒來說，后者比前者要小很多，因此分疇在能量上是有利的。(2)內(nèi)應(yīng)力起伏大小和分布，起伏越大、分布越不均勻，對(duì)磁疇壁的遷移阻力越大。(3)磁晶各向異性能的大小，因?yàn)楸谝茖?shí)質(zhì)上是原子磁矩的轉(zhuǎn)動(dòng)，它必然要通過難磁化方向，故降低磁晶各向異性能也可提高磁導(dǎo)率。鐵磁性材料的技術(shù)磁化機(jī)制。有人建議：銀有良好的導(dǎo)電性而且能夠在鋁中固溶一定的數(shù)量，因此可用銀使鋁固溶強(qiáng)化，以供高壓輸電線使用。(a)不正確。Ag價(jià)格昂貴，不宜用與高壓輸電線。絞制是為了增大整體絞線的柔軟性，與鋼芯共絞是為增大絞線的整體強(qiáng)度。鋁包鋼芯鋁絞線和普通鋼芯鋁絞線相比，絞線重量輕5%，載流量提高2～3%，弧垂減小1～2%，電力損耗減少4～6%，且防腐性能好、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、架設(shè)和維護(hù)方便、傳輸容量大。具體地來說，方案的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：(1)鋁包鋼線尺寸和性能可調(diào)節(jié)范圍大(產(chǎn)品尺寸范圍 mm～10 mm,產(chǎn)品強(qiáng)度范圍50MPa～1400 MPa)，鋁層與線材截面積之比的調(diào)節(jié)范圍可達(dá)13%～85%，電導(dǎo)率范圍為14%～55%IACS。(3)鋁鋼間的結(jié)合強(qiáng)度好。(5)用做輸電線時(shí),具有極好的耐熱性。7
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