陶瓷材料導熱系數隨溫度變化關(guān)系的實(shí)例研究

        隨著(zhù)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是20世紀50年代空間技術(shù)的推動(dòng)，以及70年代能源危機的出現，為滿(mǎn)足能源科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的迫切需要，人們對熱物性的測試和研究做了許多工作并取得了重大進(jìn)展。于是一門(mén)以研究和測試物質(zhì)宏觀(guān)熱物理性質(zhì)，探索宏觀(guān)熱物性與微觀(guān)結構之間規律性聯(lián)系的嶄新分支學(xué)科——熱物性學(xué)就逐漸形成并不斷發(fā)展。


 

        熱物性數據，是衡量材料能否適應具體熱過(guò)程工作需要的數量依據，是對特定的熱過(guò)程進(jìn)行基礎研究和分析計算以及從事工程設計的基本數據。但是對于非金屬材料，特別是非晶態(tài)材料，由于問(wèn)題的復雜性，至今還未能精確地進(jìn)行具體的計算，基本上仍需依靠直接的實(shí)驗測定。因此，長(cháng)期以來(lái)熱物性特別是導熱系數的測試方法和裝置的研究，在熱物性學(xué)中占了很大的比重。
 

        我國熱物性學(xué)的研究始于20世紀50年代中期。當時(shí)少數高等院校和科研單位開(kāi)展了常溫下導熱系數測試方法和裝置的研究。從20世紀60年代開(kāi)始，國內才真正大規模地研究和建立不同溫度范圍導熱系數等測試方法和裝置，從而使我國的熱物性研究有了一個(gè)良好的開(kāi)端并初步奠定了基礎。三十多年來(lái)，我國熱物性學(xué)的研究取得了很大的進(jìn)展，建立了一批能適用于廣闊溫度范圍的、有相當水平的各類(lèi)熱物性測試裝置。今后隨著(zhù)計算機、紅外（包括熱像儀）、激光、微電子技術(shù)、光聲技術(shù)等新技術(shù)在熱物性測試技術(shù)上越來(lái)越廣泛的應用，使測試的精度不斷提高，測試功能不斷擴大。試樣尺寸和體積不斷減小，促進(jìn)熱物性測試技術(shù)向高速化、自動(dòng)化、多功能化方向發(fā)展。近十幾年來(lái)，能源科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展，大大拓展了熱物性學(xué)的研究范圍。例如，近年迅速發(fā)展起來(lái)的隔熱保溫節能技術(shù)，其核心就是用熱物性測試方法優(yōu)選出隔熱性能最好的材料，并利用熱物性數據對工程裝置的保溫層結構進(jìn)行優(yōu)化熱設計。有人估計，利用此項保溫技術(shù)將使我國各類(lèi)窯爐和輸熱管道有可能減少損失15%- 20%，節約標準煤幾千萬(wàn)噸?？梢?jiàn)，重視熱物性在工程上的應用研究，將會(huì )獲得很好的經(jīng)濟效益。
 

        Sviebeneck和Chyung等根據聲子對晶體和非晶體材料的不同散射特性和不同的聲子平均自由程，對微晶玻璃在不同熱處理條件下的不同的折晶程度，用導熱系數測試方法進(jìn)行了研究。所得結果表明，隨著(zhù)玻璃內晶體量的增加，導熱系數和導溫系數在數值上將明顯增加，它隨溫度的變化，也從玻璃態(tài)時(shí)的隨溫度升高而增大的趨勢，變?yōu)榫B(tài)時(shí)的隨溫度升高而下降的趨勢，從而可以由導溫系數的數值和隨溫度變化的趨勢來(lái)對玻璃的微晶化程度作定佳囂辜定量的判斷，為確定玻璃晶化的工藝條件提供依據。

 

        利用導熱系數測試方法以及計算兩相系統導熱系數的經(jīng)驗方程，還可對陶瓷材料內品界的狀態(tài)進(jìn)行研究。上海硅酸鹽研究所用激光熱導儀測定了熱壓氮化硅總的導熱系數，義用經(jīng)驗方程計算出了晶界在熱處理前后的導熱系數曲線(xiàn)，并且根據晶界導熱系數數值和隨溫度變化趨勢的改變，定性地判斷出熱壓氮化硅在熱處理后晶界已明顯品化，這與用x光微區分析和高分辨率電鏡的觀(guān)察結果完全吻合。
 

        由于微裂紋對聲子有很大的散射效應，能使導熱系數和導溫系數的數值明顯減小。因此，Sviebeneck和Hasseiman等人對MgTi2O5，等多種陶瓷材料的微裂紋，用導溫系數的測試方法進(jìn)行了研究。發(fā)現材料內部出現產(chǎn)生微裂紋后，在升溫和降溫過(guò)程中測定導溫系數時(shí)將出現回線(xiàn)，從而表明在升溫和降溫過(guò)程中微裂紋將出現部分愈合和擴展現象。這樣，我們就可以通過(guò)導溫系數的測試觀(guān)察到微裂紋的存在以及它隨溫度的變化。
 

        物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)，由于晶格及其對稱(chēng)性的變化，將影響聲子的平均自由程，從而影響導熱系數和導溫系數的值，并在其溫度曲線(xiàn)上出現突變點(diǎn)。據此用激光熱導儀研究了鈦酸鉛、偏鈮酸鉛等幾種鐵電陶瓷和鉭酸鋰單晶體的鐵電相交，白這些鐵電體的導溫系數或導熱系數曲線(xiàn)上的突變點(diǎn)所確定的居里溫度與用電學(xué)測試方法的實(shí)驗結果吻合。

        科眾陶瓷是一家專(zhuān)注陶瓷導熱材料的生產(chǎn)與研發(fā)；主要包括氧化鋯、氧化鋁陶瓷導熱材料！