1材料性能学(8).ppt

复****br/>蠕变一般规律：约比温度、蠕变三阶段
蠕变变形的三种机理：
位错滑移、原子扩散、晶界滑动
蠕变断裂机理：
晶间断裂、等强温度、断口特征
蠕变极限： 、
持久强度：
松弛稳定性： σsh
蠕变性能的影响因素：
化学成分、组织结构、晶粒尺寸、外部因素
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第八章 材料的热学性能
河海大学机电工程学院
充分认识环境的作用，与优秀人士交往、向顶尖人士学****br/>2
本章主要内容
介绍材料的热容、热膨胀和热传导机理、材料的热容、热膨胀和热传导性能的影响因素、材料的热容、热膨胀和热传导的测试方法以及在工程中的应用。
重点要掌握材料热容、热膨胀和热传导的测试和应用。
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热学性能的物理基础
晶格热振动
格波、弹性波
简谐振动方程
低频率
高频率
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第一节 热容
一、热容的基本概念
在没有相变，没有化学反应，没有对外热交换，物体温度升高1K所吸收的热量（Q）称做该物体的热容，单位为J/K，表示为：
CT=∆Q/∆T
热容称为比热容或质量热容，单位J/kg·K；摩尔热容，单位J/mol·K。
比热容是随温度而变化的，一般使用的是平均比热容，即
C均=Q/m(T2-T1)
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平均比热容测量方便，但比较粗糙。(T2-T1)范围越大，精度越差，超出范围，误差可能更大。
当T2无限接近T1时，为材料在T1时的比热容：
恒压加热时，叫比定压热容，Cp表示；恒容加热时，叫比定容热容，Cv表示。表达式为：
式中：Q为热量，E为内能，H为焓。
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二、热容理论（固体材料、经验定律）
1、杜隆—珀替定律（经典热容理论）
把气体分子热容理论用于晶体热容。原子在每一个振动自由度的平均动能和平均位能都是(1/2)kT，一个原子有3个振动自由度，平均动能和位能的总和是3kT，1mol材料中有NA个原子，则总能量为：
E = 3NAkT = 3RT
式中，NA为阿佛加德罗常数，T为绝对温度，k为波尔茨曼常数，R为气体普适常数。
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1mol单原子固体物质的摩尔定容热容为：
对于双原子固体化合物，1mol物质中的原子数是2NA，= 2×25 J/K·mol
=3×25 J/K·mol。
依次来推。（——柯普定律）
化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
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杜隆—珀替定律的特点
高温时，实验结果符合，低温时相差很大。
实际上材料的热容是随温度而变化的，定律没有反映热容与温度的关系。
热容随温度的变化只能用量子理论来解释。
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2、爱因斯坦模型
爱因斯坦认为晶格中每个原子都在独立地振动，且振动频率都相同。引用量子化的概念，把原子振动看作谐振子，可以推导出热容与温度的关系式：
h为普朗克常数；νi为谐振子的振动频率
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