热学性能探讨.ppt

材料热学性能; 第一章 材料的热学性能;第一节 焓和热容 一、基本知识 在等压时，物体吸收或者放出的热量在数值上等于焓的变化： 定义：在等压时，1克物体从0K到T时所需热量Q为该物体的焓。 Q=CmT C是0K到TK区间的平均比例数。 将m克物体升高1K所需热量定义为热容C,单位质量为c，单位为：J/K.;二、物理意义：; 据此： 由于在定压时材料需要对外做膨胀功，其温度升高1K需吸收更多热量，故CpCv。 据定压与定容摩尔热容间的关系： ：体膨胀系数 ； K：压缩系数 ；; 研究方法：定容过程材料无膨胀，则易于讨论，但测量很难。故用定压热容来换算定容热容。 材料无相???时的热容随温度变化：如图3-1，3-2 。 溶解特征温度：材料在高于此温度时，摩尔热容接近于一个常数25J/mol k。 图中： 第一阶段：热容变化是由自由电子运动贡献。 第二、三阶段：热容变化是由晶格振动贡献； 有相变时，其内部结构状态需要吸收或者放出一部分热量，使焓和热容有突变。据此可以作为研究相变的依据。;; 第二节 材料的热容理论; 固体材料的热运动既具有动能，又有位能。摩尔材料的总内能： 材料的定容摩尔热容为： 结论：所有材料的摩尔热容是一个与温度无关的常数，其值接近于3R。 不足：在高温时与实验相符合，在低温时与实验不符合。问题在于把原子振动的能量认为是连续的。;二、爱因斯坦量子热容理论;;（1）、高温 时，则; 第三节 合金的热容; 第四节 相变对焓和热容的影响;二、纯铁的热容曲线 如图3-9，P76。 实线为实验测定曲线，虚线为若无A3,A4点相变时的曲线。; 第五节 热容和热效应的测量;;二、示差热分析法 如图3-15、3-16、3-17 P81。 当试样与标样温度相同时，两对热电偶中无电流通过； 当试样与标样温度不同时，有热电势出现，有电流流过。可以 测得两条曲线： 温差—时间曲线； 温度—时间曲线。;; 第六节 热学性能分析的应用;;三、测定钢的回火 如图3-26，P85。 曲线a中有三个放热反应： （1）、淬火M氏体向回火M体转变析出ε 碳化物； （2）、残余A氏体转变，析出 ε 碳化物； （3）、回火M体向回火屈氏体转变， ε 碳化物为Fe3C。 曲线b：先经过250 回火后再加热得到此曲线。与a相比，第一阶段已经没有，只有第二、三阶段。; 第二章 材料的热膨胀;第二节 热膨胀的物理本质 热膨胀和原子的热振动有关。 根据波恩(Born)的双原子模型: 得到原子位能与间距的关系曲线，如图5-3实线所示。P96。随着温度升高，原子能量增大，原子将偏离r0的位置而发生振动。当温度为T1时，振动原子总能量为E1，振动位置从a到b，位能沿ab变化。 当r=r0时，位能最小，动能最大。 当r=a或r=b时，位能最大，动能为零。a,b是振动的极限位置。a,b不对称于r0. a,b的几何中心r1在的r0右侧位置，即原子间距增大了。同理，在T2时，平均原子间距为r2。温度越高，原子间距位移越大。在宏观上体现出体积或者长度的变化。;; 第三节 膨胀系数与其他物理量的