凡是影響聲子平均自由程的因素,都將影響導熱陶瓷系數的大小。材料的化學(xué)組分越復雜、雜質(zhì)含量越多,它的導熱系數降低得越明顯。這是因為第二組分和雜質(zhì)的加入,破壞了晶體的完整性,容易引起或產(chǎn)生晶格的歪扭、畸變和錯位,使晶體結構變得復雜。于是原來(lái)晶格中產(chǎn)生一種類(lèi)似熱運動(dòng)附加的“擾亂”,從而引起聲子的散射增加。非簡(jiǎn)諧振動(dòng)加劇,使聲子平均自由程減小,導熱性能降低。同樣晶體結構復雜的材料,聲子的散射加劇,導熱性能也減??;氣孔能引起聲子的散射,氣孔內的氣體導熱系數很小,因此氣孔率越大的材料,導熱性能越差。各類(lèi)缺陷、如點(diǎn)缺陷、線(xiàn)缺陷、面缺陷,都是引起聲子散射的中心,因此都會(huì )減小聲子的平均自由程,從而使導熱率下降。在影響導熱系數的諸因素中,氣孔率和溫度在給定的礦物組成下,對導熱系數的影響尤為明顯,下面主要討論溫度對導熱系數的影響:

溫度是影響導熱系數的一個(gè)最基本,也是最重要的因素。對于純晶體材料,從上面所介紹的六個(gè)理論方程中,均可得到導熱系數與絕對溫度成反比。這是由于溫度越高,導致產(chǎn)生更多的非簡(jiǎn)諧振動(dòng),從而降低了聲子的平均自由程,因此導熱系數下降。
由于玻璃體的平均自由程很小,所以其導熱系數對溫度的依賴(lài)關(guān)系有所不同。在室溫以上,玻璃體的聲子平均自由程基本上可以認為是一常數,因此其導熱系數隨熱容量增加而成比例增加。
陶瓷材料導熱系數與溫度的關(guān)系
陶瓷是晶體和玻璃體的結合物,所以它們的導熱系數與溫度的關(guān)系就要根據其所含晶體礦物與玻璃相對比例而定。本節對幾種代表性瓷坯在不同溫度下的導熱系數進(jìn)行了測定,并計算了各陶瓷毛坯的晶相和玻璃體的組成,得到了不同的K-T曲線(xiàn)。對于晶相含量高的高石英瓷,其導熱系數值較大,且隨溫度升高呈線(xiàn)性下降。而其他幾種晶相與玻璃相含量相差不大的瓷坯,其導熱系數隨溫度升高而呈線(xiàn)性增加
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本文“影響陶瓷材料導熱系數的主要因素分析”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2015-05-28 14:37:39
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