陶瓷热学及高温性能资料VIP免费

上节内容回顾：主要内容：一、陶瓷的热学性能及表征1.1陶瓷的热容热容是指材料温度升高1℃所吸收的热量，单位J/(mol·℃)或J/(mol·K)；对于1g物质的热容又称为“比热”，单位J/(g·℃).同一材料在不同温度时热容往往不同，工程上常用的平均热容是指物体从温度T1到T2所吸收的热量的平均值。即12TTQC均升温过程吸收的热量平均热容较为粗略，T1到T2的范围愈大，精确性愈差，应用时还应注意它的适用范围。1000℃以下，随温度升高而增加；1000℃以上，几乎不增加。热容与材料结构关系不大。1：1混合的CaO和SiO2与CaSiO3的曲线基本重合。多孔的材料热容小。1.2陶瓷的热膨胀物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀，这是由于受热时物体结构内原子振动的幅度随温度升高而加大所导致的，符号α，单位为1/℃.Tll0室温下的长度温度增加△T时的长度变化℃/101065陶瓷线膨胀系数范围：热膨胀与陶瓷结构的关系1.共价键陶瓷具有较低的热膨胀系数，如SiC,Si3N4,B4C等；2.离子键陶瓷或金属材料，具有较大的热膨胀系数；3.结构紧密的晶体热膨胀系数较大，无定形的玻璃，往往具有较小的热膨胀系数；4.对于立方晶系的单晶体和多晶陶瓷，其热膨胀系数在各个方向上是相同的；5.对于非等轴晶系的晶体，各晶轴方向的热膨胀系数是不同的.如石墨层内热膨胀系数为1×10（-6）/℃,而层间为27×(-6）/℃；1.3陶瓷的热导率热导率（λ）的物理意义是指单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量，单位是W/(m·K).导热机理：热量传递是由材料所含的热量、材料中载流子的性质和耗散的热量所决定的。体积热容C的函数电子或声子的数量和速度v散射效应的函数，热量传输平均自由行程l的衰减距离cvl①金属材料的载流子是电子，电子在材料内部可自由移动，因此载流子数量大且具有大的平均自由行程，从而使金属具有高导热率。而合金化减小了平均自由行程，热导率降低；②有机材料由大分子组成且缺少结晶性，热导率低。可通过添加导热填料提高其导热性；③陶瓷的主要载流子是声子，声子可看作量子化的晶格振动，即热量是依靠晶格振动的晶格波来传递的。晶格波在晶体中传播时达到的散射看作是声子同晶体中质点的碰撞。通常散射干扰越小的结构，热导率越高。陶瓷热导率的影响因素（1）晶体结构的影响晶体结构越简单，晶格波射到的散射越小，平均自由程越大，热导率越高；陶瓷多晶体热导率总是比单晶小。因为多晶体中晶粒尺寸小、晶界多、缺陷多、晶界处杂质也多，声子更易受到散射，所以热导率小。随着温度的升高，这种差异更明显；通常玻璃的热导率较小，但随着温度升高，热导率增大。因为玻璃仅存在近程有序性，声子平均自由程小，这也是石英玻璃的热导率比石英晶体低3个数量级的原因。金刚石900W/(m·K)石墨层内层间840W/(m·K)250W/(m·K)（2）化学组成对热导率的影响质点的相对原子质量越小，晶体的密度越小，杨氏模量愈大，热导率愈高；固溶体可降低热导率。因为当原子置换形成固溶体时，尽管不改变晶体结构，但离子尺寸和电子分布的微小差别也会导致晶格有相当大的畸变而增加晶格波的散射。（2）温度对热导率的影响随温度升高，大多数陶瓷热导率下降。但在一定温度时，热导率趋于恒定或开始增大；对于玻璃，热容是主要影响因素，热导率一般随温度升高而增大。cvl在相当宽的温度范围和和温度成反比，但有些氧化物如MgO、Al2O3在1300℃以上，l值增大（2）气孔率对热导率的影响气孔的热导率很小，气孔率大的陶瓷材料具有很低的热导率；对于陶瓷粉末和纤维材料，因为该类材料内部气孔已形成了连续相，故其热导率很低。)1(Ps固相热导率气孔体积分数1.2陶瓷的抗热震性（thermalshockresistance)是指材料承受温度的急剧变化而不被破坏的能力，也称抗热冲击性或热稳定性。冶金工业中水平连铸所用的氮化硼陶瓷，在瞬间要经受近800℃的温度变化；航天飞机外表面石英纤维绝热瓦，需抵御进入大气层时因剧烈摩擦而产生的1650℃的高温。“热震”是陶瓷材料破坏的一种常见现象。热震性能试验机HRSRCC(强化碳-碳复合材料)Reinforcedcarbon-carbon：用于返航时温度高达1...