课件：材料热性能.ppt

作业（下周交） ２．将一根钢棒两端固定住之后，开始加热，请计算温度升高500℃时，钢棒受到的热应力。假设弹性模量E保持190Gpa，而钢棒保持弹性状态不变。用第１题中Fe的热膨胀系数来计算。 ３．Calculate the heat flux through a sheet of steel 10 mm thick if the temperatures at the two faces are 300 and 100°C (573 and 373 K); assume steady-state heat flow，the thermal conductivity for steel is 51.9 W/m K. ? ４．Railroad tracks made of 1025 steel are to be laid during the time of year when the temperature averages 10°C (283 K). If a joint space of 4.6 mm is allowed between the standard 11.9-m long rails, what is the hottest possible temperature that can be tolerated without the introduction of thermal stresses? 应用例：印刷电路板(PCB) 的导热性和膨胀匹配 正日新月异的向前发展。电子封装用于半导 体 集 成电路IC技术中。 封装中，最重要的性能指标是导热系数和热膨胀系数。 高集成度IC在工作中产生的热量必须及时释放以防在过热的状态下工作，从而影响其寿命和功能。 此同时，我们必须要求封装材料的热膨胀系数尽量与芯片保持一致，否则，随工作温度的升高，将不可避免的在相邻部件间及焊接点处产生热应力，从而导致结合处蠕变，疲劳以至断裂。 现今大量使用的环氧玻璃布类板材作为PCB基材 ，其导热系数一股为0．2W／m℃。普通的电子电路由于发热量小，通常采用环氧玻璃布类基材制作，其产生的少量热量一般通过走线热设计和元器件本身散发出去。 随着元件小型化、高集成化，高频化，其热密度明显加大，特别是功率器件的使用，为满足这种高散热要求后来开发出了一些新型导热性板材。 如美国研制的T-Lam板材，它是在树脂内填充了高导热性的氮化硼粉，使其导热系数提高到4W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的20倍。 美国Rogers公司开发的复合基材RO4000系列和TMM系列，它是在改性树脂中添加了陶瓷粉，使其导热系数提高到(0．6-1)W／m℃,是普通环氧玻璃布类基材的3—5倍。 陶瓷基板，它是由纯度为92％-96％的氧化铝(AI2O3)制成，其导热系数提高到10W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的50倍，它大量使用在混合IC，微波集成器件以及功率组件中，是导热性良好基板材料。 还有就是导热性较好的SiC和AIN等材料，其作为PCB基材应用还在进一步研究中。 R-D%:相对密度；CTEs:膨胀系数*10-6 历年题选 （1）在室温下，半导体Ge导热依靠__________（2分） （2）MgO晶体导热主要依靠________________（2分） 以简短文字从晶格振动的角度说明热容和热膨胀的来源的异同。（3分） 已知Fe的熔点为1539℃。请估算一根长度为1米的铁棒丛20℃加热到520℃时的伸长量。（4分） 根据材料在温度T ＞＞ ΘD的高温区的热容值，估计单位体积的Al温度从0度升高到100度所需要吸收的热量。已知Al的密度为：2.7g/cm3 原子量为：27（5分） 3. 一根直径为3 mm的铜导线，每米长度上的电阻为2.22×10-3Ω。导线外包有厚为1mm、导热系数为0.15 W/(m·℃)的绝缘层。若限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃，试计算确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。 （232.4 A） 水的比热 水的比热是4.2×103J/Kg. ℃.在所有液态和固态物质中，水的比热最大。 这是因为水分子基本架构决定的，依据水基化学向华理论，水的基本架构是单体水分子团簇三维螺旋结构，而且她认为水分子是大自然现有液体分子中团结力最强的分子；当水受热时，要消耗相当多的热量来使团簇分子离解，然后才使水的温度升高。 工业生产上把水作为传热的介质。就是利用水的比热大这一特性。 不能用德拜理论计算 课本6页上关于化合物热容定律---------奈曼-科普定律说：化合物分子热容等于构成此化合物元素原子热容之和。并举例说明，双原子固体化合物摩尔热容为2x25J/mol。K。 ?? ? ? 而课本10页上说合金摩尔热