4.3无机材料的热传导 4.3.3影响热传导的因素 0.30 (2) Al2O3 熔融SiO2 -Ti02 0.20 莫来石 Mgo T个, 置 -ThO2 TV, 0.10 BeO Sic 平均! 400 8001200 1600 2000 T/K 图4.13几种晶态氧化物及玻璃态Si02的1/1-T曲线
4.3 无机材料的热传导 4.3.3 影响热传导的因素 (2) T对平均自由程 l 的影响 平均自由程 l 最大可达晶粒尺寸——l上限(低温) 最小为晶格间距—— l下限(高温) T↑,声子碰撞几率↑, l ↓,热阻↑ , λ↓ T ↓ ,声子碰撞几率↓ , l ↑ ,热阻↓, λ ↑
4.3无机材料的热传导 (3)T对的影响 3 CT T=0K,C=0,=0 T↑,C∝T3,l是上限值,入∝T3,↑ T再↑,T<D,C∝T3,随T↑而↓,升高速度 T=6D,C≈3R,随T↑而↓,1↓ T>0D,1是下限值↓,趋于定值 T 再↑↑,光子导热,2↑
4.3 无机材料的热传导 (3) T对λ的影响 Cvl 3 1 = T=0K,C=0, λ=0↓ T ↑ , C∝T3 , l是上限值, λ ∝T3 ,λ ↑ T 再↑, T< D, C∝T3 , l随T↑而↓,λ升高速度↓ T= D , C≈3R , l随T↑而↓ , λ ↓ T> D,l是下限值↓ ,λ趋于定值 T 再↑↑,光子导热, λ ↑
4.3无机材料的热传导 1 λ= -3 Cvl 声子热导 光子热导 1 (热辐射) 1= 30n2r3, 40K T/K 1600K 氧化铝单晶的热导率随温度的变化
4.3 无机材料的热传导 λ 40K 1600K 光子热导 (热辐射) 氧化铝单晶的热导率随温度的变化 T/K 声子热导 𝝀 = 𝟏 𝟑 𝑪𝒗ഥ𝒍 λr 9
4.3无机材料的热传导 注意:物质的种类不同,导热系数随温度的变化规律不同。 例如:√气体:随温度的升高,其导热系数增大。 金属材料:随温度的升高,其导热系数先增大,超过 一定值后,缓慢下降。 √耐火氧化物多晶材料:随温度的升高,其导热系数下 降。(使用温度范围内) 不致密的耐火材料:由于气孔导热的贡献,随 着温度的升高,热导率略有提高
4.3 无机材料的热传导 注意:物质的种类不同,导热系数随温度的变化规律不同。 例如: 不致密的耐火材料:由于气孔导热的贡献,随 着温度的升高,热导率略有提高。 ✓ 气体:随温度的升高,其导热系数增大。 ✓ 金属材料:随温度的升高,其导热系数先增大,超过 一定值后,缓慢下降。 ✓ 耐火氧化物多晶材料:随温度的升高,其导热系数下 降。(使用温度范围内)
4.3无机材料的热传导 2.显微结构 A.晶体结构越复杂,晶格振动的非谐性程度越大,热导率越低。如:镁 铝尖晶石的热导率比Al2O3和MgO低。 B.晶向不同,热传导系数也不一样,如:石墨、h-BN为层状结构,层内 比层间的大4倍
4.3 无机材料的热传导 2. 显微结构 A. 晶体结构越复杂,晶格振动的非谐性程度越大,热导率越低。如:镁 铝尖晶石的热导率比Al2O3和MgO低。 B. 晶向不同,热传导系数也不一样,如:石墨、h-BN为层状结构,层内 比层间的大4倍