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金属导热系数高于合金导热系数的原因分析

(2014-10-14 21:11:53)

在纯金属材料中,室温至1200度范围内,只有Co和Pt 两种材料的导热系数随温度升高而升高,其他纯金属材料都是随温度升高下降。这是为什么?

斯麦尔测试中心韩教授做出如下分析:

材料导热系数由导热载子决定,载子的导热分量=载子相互碰撞的平均自由程*载子的体积热容*载子在物质内传播速度。各种材料的导热载子不同,包括电子、声子、光子等等,与之对应的导热机制不同,即为电子导热、晶格震动导热、电磁波辐射导热等。纯金属主要是由电子和声子导热;非金属陶瓷则是声子和光子。

纯金属中,电子占到90%贡献,声子对电子的散射直接影响电子的自由程。所以纯金属导热系数随温度升高而下降。合金化,本质就是形成固溶体。电子的运动能力就会受到限制,根据添加量的多少,电子的自由程受限制的程度逐渐变大,自由程逐渐变小。添加量较大的时候,自由程到最小,基本不随温度变化,那么电子导热主要由其体积热容决定,就会随温度形成上升曲线。最典型的就是Au和Ag的合金,在添加量为20%~80%的范围,合金导热系数只有纯金属的20~30%,更加典型的是合金钢,随Cr和Ni的添加量的提高,导热系数不断减小,且温度曲线先下降,然后变平,最后又上升。

本文转载于斯麦尔测试中心www.thermaltest.net

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