材料物理性能(A) 第四章无机材料的热学性能 材料科学与工程学院 郭学
材料科学与工程学院 郭学 第四章 无机材料的热学性能
热学性能的应用 材料及其制品都在一定的温度环境下使用，在使用过程中，将对不同 的温度作出反映，表现出不同的热物理性能，这些热物理性能就称为材料 的热学性能。 我们主要关心的热学性能是： >热容：改变温度水平所需的热量 >热膨胀系数：温度变化1C时体积或线尺寸的相对变化 >热导率：每单位温度梯度时通过物体所传导热量 >热稳定性：承受温度的急剧变化而不致破坏的能力
热学性能的应用 我们主要关心的热学性能是： ➢ 热容：改变温度水平所需的热量 ➢ 热膨胀系数：温度变化1℃时体积或线尺寸的相对变化 ➢ 热导率：每单位温度梯度时通过物体所传导热量 ➢ 热稳定性：承受温度的急剧变化而不致破坏的能力 材料及其制品都在一定的温度环境下使用，在使用过程中，将对不同 的温度作出反映，表现出不同的热物理性能，这些热物理性能就称为材料 的热学性能
热学性能的应用 在陶瓷制备和使用中的应用 >热处理时，热容和热导率决定了陶瓷体中温度变化的速率，是决定抗热应力 的基础，同时也决定操作温度和温度梯度。用作隔热材料时，低的热导率是必 需的性能。 >陶瓷体或组织中的不同组分由于温度变化而产生不均匀膨胀，能够引起相当 大的应力。在研制合适的涂层、釉和搪瓷以及将陶瓷和其他材料结合使用时所 发生的最常见的困难是起因于温度所引起的尺寸变化
热学性能的应用 ➢ 热处理时，热容和热导率决定了陶瓷体中温度变化的速率，是决定抗热应力 的基础，同时也决定操作温度和温度梯度。用作隔热材料时，低的热导率是必 需的性能。 ➢ 陶瓷体或组织中的不同组分由于温度变化而产生不均匀膨胀，能够引起相当 大的应力。在研制合适的涂层、釉和搪瓷以及将陶瓷和其他材料结合使用时所 发生的最常见的困难是起因于温度所引起的尺寸变化。 一、在陶瓷制备和使用中的应用
热学性能的应用 二、在保温材料中的应用 >据推算，我国各类窑炉和输热管道，由于保温不善，每年的热损失折合标煤 约为3000~4000万吨。若能使热减少15~20%，就可节约标煤600~800万吨， 而保温材料节能技术关键点如下： √保温材料的优选和保温材料结构的优化设计： 关键热性能参数是材料的导热系数，要求最小入（热导率)值时相对应的最 佳容重和最佳内部结构
热学性能的应用 二、在保温材料中的应用 ➢ 据推算，我国各类窑炉和输热管道，由于保温不善，每年的热损失折合标煤 约为3000～4000万吨。若能使热减少15～20%，就可节约标煤600～800万吨， 而保温材料节能技术关键点如下： ✓ 保温材料的优选和保温材料结构的优化设计： 关键热性能参数是材料的导热系数，要求最小λ（热导率）值时相对应的最 佳容重和最佳内部结构
热学性能的应用 三、在电子技术和计算机技术中的应用 >在超大规模集成电路中，要求集成块的基底材料导热性能优良，以免集成块 温度骤增，热噪声增大。关键是寻找出既能绝缘，又具有高导热系数的材料。 日本已发明了一种高导热性的特种碳化硅陶瓷，其导热系数比一般碳化硅高一 个数量级，比氧化铝高14倍，且热膨胀性能与半导体硅相匹配。 彩电等多种电路中广泛应用的大功率管，其底部的有机绝缘片，为了散热而 要求具有良好的热导性
热学性能的应用 三、在电子技术和计算机技术中的应用 ➢ 在超大规模集成电路中，要求集成块的基底材料导热性能优良，以免集成块 温度骤增，热噪声增大。关键是寻找出既能绝缘，又具有高导热系数的材料。 日本已发明了一种高导热性的特种碳化硅陶瓷，其导热系数比一般碳化硅高一 个数量级，比氧化铝高14倍，且热膨胀性能与半导体硅相匹配。 ➢ 彩电等多种电路中广泛应用的大功率管，其底部的有机绝缘片，为了散热而 要求具有良好的热导性