第八章_材料的熱學(xué)性能第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

熱學(xué)性能：包括熱容（thermalcontent），熱膨脹（thermalexpansion），熱傳導(dǎo)（heatconductivity），熱穩(wěn)定性（thermalstability）等。本章目的就是探討熱性能與材料宏觀、微觀本質(zhì)關(guān)系，為研究新材料、探索新工藝打下理論基礎(chǔ)。第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)1、晶格熱振動

固體材料的各種熱學(xué)性能，均與構(gòu)成材料的質(zhì)點(原子、離子)熱振動有關(guān)，點陣中的質(zhì)點(原子、離子)總是圍繞其平衡位置作微小振動。晶格熱振動是三維的3個方向的線性振動第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)式中：

=微觀彈性模量（micro-elastic-modulus），

=質(zhì)點質(zhì)量（mass），

=質(zhì)點在x方向上位移（displacement）。

熱性能的物理本質(zhì)：晶格熱振動（latticeheatvibration），根據(jù)牛頓第二定律，簡諧振動方程（simpleharmonicvibrationequation）為：第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)熱學(xué)性能的物理基礎(chǔ)2、熱量

各質(zhì)點熱運動時動能的總和即：各質(zhì)點熱運動時動能總和就是該物體的熱量。彈性波（格波）：包括振動頻率低的聲頻支和振動頻率高的光頻支。第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容

一、熱容的基本概念

1、熱容

在沒有相變或化學(xué)反應(yīng)的條件下，材料溫度升高1K時所吸收的熱量(Q)稱做該材料的熱容，單位為J/K

熱容表達式為：不同材料，熱容量不同第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容

單位質(zhì)量材料的熱容又稱之為“比熱容”或“質(zhì)量熱容”,單位為J／(kg·K)；1mol材料的熱容則稱為“摩爾熱容”，單位為J／(mol·K)

同一種材料在不同溫度時的比熱容也往往不同，通常工程上所用的平均比熱容是指單位質(zhì)量的材料從溫度T1到T2所吸收的熱量的平均值:第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容T1一T2的范圍愈大，精確性愈差當溫度T2無限趨近于T1時，材料的比熱容，即加熱過程在恒壓條件下進行，所測定的比熱容稱為比定壓熱容(Cp)加熱過程在容積不變的條件下進行時，所測定的熱容稱為比定容熱容(Cv)第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四恒壓加熱過程中，物體除溫度升高外，還要對外界作功(膨脹功)，每提高1K溫度需要吸收更多的熱量第二節(jié)熱容

Cp＞Cv根據(jù)熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出Cp和Cv的關(guān)系：式中：V0＝摩爾容積，＝體膨脹系數(shù)（expansioncoefficient），

＝壓縮系數(shù)（compressioncoefficient）。第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四對于固體材料CP與CV差異很小，見圖3.2。

第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容2固體材料的熱容兩個經(jīng)驗定律（2）化合物熱容定律——柯普定律：“化合物分子熱容等于構(gòu)成此化合物各元素原子熱容之和”（1）元素的熱容定律——杜隆—珀替定律：“恒壓下元素的原子熱容等于25J／(K·mol)”經(jīng)典熱容理論:能量自由度均分，每一振動自由度的平均動能和平均位能都為(1/2)kT，一個原子有3個振動自由度，平均動能和位能的總和就等于3kT，一摩爾固體中有NA個原子總能量第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四恒壓下元素的原子熱容為表3.1部分輕元素的原子熱容:元素HBCOFSiPSClCP9.611.37.516.720.915.922.522.520.4第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四根據(jù)經(jīng)典理論，1mol固體中有個原子，總能量為

=6.023×1023/mol＝阿佛加德羅常數(shù)，

=R/N=1.381×10-23J/K＝玻爾茨曼常數(shù)，

=8.314J/(k·mol)，T＝熱力學(xué)溫度（K）。第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

由上式可知，熱容是與溫度T無關(guān)的常數(shù)（constant），這就是杜隆一珀替定律。對于雙原子的固體化合物，1mol中的原子數(shù)為2N，故摩爾熱容為按熱容定義：

第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容對于雙原子的固態(tài)化合物，摩爾定容熱容為Cv、m

＝2x25J／（K·mol)，三原子固態(tài)化合物的摩爾定容熱容為Cv、m=3x25J／(K·mol)杜隆—珀替定律在高溫時與實驗結(jié)果是很符合的，但在低溫下時卻相差較大，實驗結(jié)果表明．材料的摩爾熱容，是隨溫度而變化的第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容

二、固體熱容的量子理論同一溫度下，物質(zhì)中不同質(zhì)點的熱振動頻率不同，同一質(zhì)點振動的能量在不同時刻，大小不同，而且振動能量是量子化的。1、愛因斯坦模型愛因斯坦模型認為：晶體中每一個原子都是一個獨立的振子．原子都以相同的頻率振動。第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容(1)當溫度較高時，(2)當T趨于零時，Cv、m逐漸變小，當T=0時，Cv、m=0：在低溫下

依指數(shù)規(guī)律隨溫度而變化，而不是從試驗中得出的按T3變化的規(guī)律忽略振動之間頻率的差別是此模型在低溫時不準確的原因第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容

2．德拜模型

晶體中原子是相互作用的．對熱容的主要貢獻是彈性波的振動，即聲頻支，在低溫下占主導(dǎo)地位．晶體近似視為連續(xù)介質(zhì)，聲頻支的振動近似地看作是連續(xù)的熱容為：(1)當溫度較高時，即(2)當溫度很低時，即

著名的德拜Ｔ立方定律，它和實驗結(jié)果十分符合德拜熱容理論中，不同材料的是不同的第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容三、影響材料熱容的因素

對于固體材料，熱容與材料的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系不大相變時，由于熱量的不連續(xù)變化，熱容也出現(xiàn)了突變

固體材料CP與溫度T的關(guān)系應(yīng)由實驗精確測定，大多數(shù)材料經(jīng)驗公式：式中CP的單位為4.18J/(k·mol)，見表3.1。

第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容

1固態(tài)的多型性轉(zhuǎn)變屬一級相變

2二級相變是在一定溫度范圍逐步完成第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容對于不可逆轉(zhuǎn)變，伴隨轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的熱效應(yīng)也是不可逆的4材料熱容與溫度關(guān)系可由實驗精確測定，經(jīng)驗公式

Cp＝a十bT十cT十···

5在較高溫度下固體的熱容具有加和性，即物質(zhì)的摩爾熱容等于構(gòu)成該化合物各元素原子熱容的總和第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)熱容

四、熱容的測量1、混合法測量固體材料的比熱容2、電熱法測固體的比熱容通常采用混合法和電熱法第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四五、熱分析方法的應(yīng)用1、熱分析方法是根據(jù)材料在不同溫度下發(fā)生的熱量、質(zhì)量、體積等物理參數(shù)與材料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，對材料進行分析研究。（1）差熱分析（DTA）：在程序溫度控制下，測量試樣和參照物的溫度差隨溫度（T）或時間(t)的變化關(guān)系．(2)差示掃描量熱法(DSC)：在程序溫度控制下用差動方法測量加熱或冷卻過程中，在試樣和標樣的溫度差保持為零時，所要補充的熱量與溫度和時間的關(guān)系的分析技術(shù)。

(3)熱重法(簡稱TG)

：在程序控制溫度下測量材料的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種分析技術(shù)。第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四熱重分析(TG)是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。熱重法試驗得到的曲線稱為TG(熱重)曲線。TG曲線以溫度作橫坐標，以試樣的失重作縱坐標，顯示試樣的質(zhì)量隨溫度的升高而發(fā)生的變化。下圖是CaC2O4?H2O的TG曲線，由圖可以發(fā)現(xiàn)CaC2O4?H2O的熱分解過程：CaC2O4?H2O

CaC2O4CaCO3CaO－H2O100－226°C－CO346－420°C－CO2660－846°C第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四DTA是在程序控制溫度下，測量處于同一條件下樣品與參比樣品的溫度差與溫度之間的關(guān)系的一種技術(shù)。參比樣品(標準樣品)，往往是穩(wěn)定的物質(zhì)，其導(dǎo)熱、比熱容等物理性質(zhì)與試樣接近，但在試驗的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生組織結(jié)構(gòu)變化。試樣和參比樣品在相同的條件下加熱和冷卻，兩個樣品之間就存在一個溫差(特別是發(fā)生組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時)，DTA就是測量這種溫差隨溫度的變化。DTA技術(shù)的特點：快速、樣品用量少、適用范圍廣。但要進行精確的定量分析相當困難。所用的實驗儀器，升溫速率，氣氛，樣品用量，粒度等都會對實驗結(jié)果有所影響。DSC是通過調(diào)整試樣的加熱功率P，使兩者之間的溫差為零。通過補償?shù)墓β士梢灾苯佑嬎銦崃髀?，即：所得到的曲線為熱流率dH/dt與溫度的關(guān)系。它能夠克服DTA的定量難的問題。

第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四差熱分析(DTA)是在試樣與參比物處于控制速率下進行加熱或冷卻的環(huán)境中，在相同的溫度條件時，記錄兩者之間的溫度差隨時間或溫度的變化，差示掃描量熱分析(DSC)記錄的則是在二者之間建立零溫度差所需的能量隨時間或溫度的變化。典型的DTA曲線和DSC曲線第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

DSC(或DTA)反映的是所測試樣在不同的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的一系列伴隨著熱現(xiàn)象的物理或化學(xué)變化，換言之，凡是有熱量變化的物理和化學(xué)現(xiàn)象(見下表)都可以借助于DTA或DSC的方法來進行精確的分析，并能定量地加以描述。第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四2．熱分析的應(yīng)用通過物質(zhì)在加熱或冷卻過程中出現(xiàn)各種的熱效應(yīng)，如脫水、固態(tài)相變、熔化、凝固、分解、氧化、聚合等過程中產(chǎn)生放熱或吸熱效應(yīng)來進行物質(zhì)鑒定．在陶瓷生產(chǎn)中可幫助確定各種原料配入量和制訂燒成制度．在金屬材料研究中，熱分析方法也有廣泛的用途．第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四一熱膨脹的概念及熱膨脹系數(shù)熱膨脹的概念物體的體積或長度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象叫做熱膨脹。式中，αl＝線膨脹系數(shù)，即溫度升高1K時，物體的相對伸長。物體在溫度T時的長度lT為：第三節(jié)熱膨脹2平均線性膨脹系數(shù)第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

3真線性膨脹系數(shù)固體材料真線性膨脹系數(shù)，通常隨溫度升高而加大無機非金屬材料的線膨脹系數(shù)一般較小

4體膨脹物體體積隨溫度升高而增長的現(xiàn)象各向同性的立方體材料各向異性的晶體第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四二熱膨脹機理質(zhì)點在平衡位置兩側(cè)時受力的情況并不對稱，在質(zhì)點平衡位置ro的兩側(cè)，合力曲線的斜率是不等的，當r＜ro

時，曲線斜率較大，r＞ro時，斜率較小，質(zhì)點振動時的平均位置就不在ro處而要向右移動．因此相鄰質(zhì)點間平均距離增加，溫度越高，振幅越大，質(zhì)點在ro兩側(cè)受力不對稱情況越顯著，平衡位置向右移動得越多，相鄰質(zhì)點間平均距離也就增加得越多，以致晶胞參數(shù)增大，晶體膨脹。

溫度升高，質(zhì)點平均位置移動，晶體就膨脹晶體中熱缺陷的形成將造成局部晶格的畸變和膨脹第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四三熱膨脹與其他性能的關(guān)系

1熱膨脹和熱容的關(guān)系固體材料受熱引起的容積的膨脹是晶格振動加劇的結(jié)果，晶格振動的加劇是原子(離子)熱運動能量的增大，升高單位溫度時能量的增量正是熱容。兩者的比值接近于恒值

2熱膨脹和結(jié)合能、熔點的關(guān)系結(jié)合力越強的材料，熱膨脹系數(shù)越小結(jié)合能大的熔點較高，通常熔點高、膨脹系數(shù)小格留乃申晶體熱膨脹極限方程

Tmα＝(VTm—Vo)／Vo＝C第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四四影響材料熱膨脹系數(shù)的因素

1化學(xué)成分成分相同的材料，結(jié)構(gòu)不同，熱膨脹系數(shù)也不同。

2鍵強度鍵強度高的材料，有低的熱膨脹系數(shù)3晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊密的晶體熱膨脹系數(shù)都較大，而非晶態(tài)結(jié)構(gòu)比較松散的材料，有較小的熱膨脹系數(shù)。非等軸晶系的晶體，各晶鈾方向的膨脹系數(shù)不等，因為層內(nèi)有牢固的聯(lián)系，而層間的聯(lián)系要弱得多。層間膨脹系數(shù)為小，層內(nèi)的膨脹系數(shù)大。結(jié)構(gòu)上高度各向異性的材料，體膨脹系數(shù)都很小，是一種優(yōu)良的抗熱震材料。第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

4影響金屬材料熱膨脹系數(shù)的其他因素相變、合金成分和組織、晶體結(jié)構(gòu)及鋼中組成相純金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時，點陣結(jié)構(gòu)重排伴隨著金屬比容突變,導(dǎo)致線膨脹系數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化有序—無序轉(zhuǎn)變時無體積突變，膨脹系數(shù)在相變溫區(qū)僅出現(xiàn)拐折組成合金的溶質(zhì)元素對合金熱膨脹有明顯影響

多相合金的膨脹系數(shù)僅取決于組成相性質(zhì)和數(shù)量鋼的熱膨脹特性取決于組成相特性

第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四五熱膨脹系數(shù)的測定及應(yīng)用

1熱膨脹系數(shù)的測定

(1)望遠鏡直讀法

(2)頂桿式間接法

(3)金屬線膨脹系數(shù)的測量

2熱膨脹的應(yīng)用(1)陶瓷

熱膨脹系數(shù)是材料的一項重要熱學(xué)性能普通陶瓷坯和釉的膨脹系數(shù)相適應(yīng)，當釉的膨脹系數(shù)適當?shù)匦∮谂鞯呐蛎浵禂?shù)時，壓應(yīng)力抑制了釉層的微裂紋產(chǎn)生及發(fā)展。若釉層的膨脹系數(shù)比坯的大，在釉層中形成拉應(yīng)力，對強度不利，而且過大的拉應(yīng)力還會使釉層龜裂．釉層的膨脹系數(shù)不能比坯的小得過多，否則會使釉層剝落而造成缺陷。

(2)膨脹分析用于材料研究鋼組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積效應(yīng)要引起材料膨脹、收縮，并疊加在加熱或冷卻過程中單純因溫度改變引起的膨脹和收縮上，導(dǎo)致膨脹曲線偏離一般規(guī)律。第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四一、材料的熱傳導(dǎo)1熱傳導(dǎo)的概念固體材料熱量從熱端自動地傳向冷端2熱傳導(dǎo)定律3熱傳率一定的溫度梯度下，單位時間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量

第四節(jié)熱傳導(dǎo)二、熱傳導(dǎo)的微觀機理

固體導(dǎo)熱主要是由晶格振動的格波和自由電子的運動來實現(xiàn)某一質(zhì)點處于較高的溫度狀態(tài)，它的熱振動就較為強烈，振動較弱的質(zhì)點在振動較強的質(zhì)點的影響下，振動就會加劇，熱振動能量就增加，熱量就能轉(zhuǎn)移和傳遞

。

1聲子和聲子熱導(dǎo)溫度不太高時，主要考慮聲頻支格波的作用第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四（1）聲子一個諧振子的能量變化不能取任意值，只能是取量子能量的整數(shù)倍

晶格振動中的能量是量子化的

聲頻波的“量子”稱為“聲子”能量是hυ(2)理想氣體的導(dǎo)熱公式(3)晶體材料

晶體熱傳導(dǎo)是聲子碰撞的結(jié)果

聲子間的碰撞引起的散射是晶體中熱阻的主要來源

晶格熱振動是非線性的，格波間有一定的耦合作用

格波間相互作用愈大，相應(yīng)的平均自由程愈小，熱導(dǎo)率也就愈低

第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

2光子熱導(dǎo)（1）光子熱導(dǎo)概念固體具有能量→輻射出電磁波→（熱輻射）光子的導(dǎo)熱（2）單位體積絕對黑體的輻射能量

（3）輻射傳熱中容積熱容（4）輻射能的傳導(dǎo)率對于輻射線是透明的介質(zhì)，lr較大，熱阻很小；對于輻射線不透明的介質(zhì)，lr就很??；對于完全不透明的介質(zhì)，lr=0

材料的輻射導(dǎo)熱性能取決于材料的光學(xué)性能

式中，——斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，n——折射率，——光速。第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四三影響材料熱傳導(dǎo)性能的因素溫度的影響熱容Cv在低溫下與溫度的3次方成正比，隨著溫度的升高，λ迅速增加

低溫處(約40K)λ值出現(xiàn)了極大值在德拜溫度以后，Cv已趨于一恒定值，而l值因溫度升高而減小,λ隨溫度升高而迅速減小

晶體材料，在常用溫度范圍熱導(dǎo)率隨溫度的上升而下降

金屬材料當其溫度超過一定值后．熱導(dǎo)率隨溫度的升高而下降第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

2晶體結(jié)構(gòu)的影響晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，熱導(dǎo)率愈低非等軸晶系的晶體，熱導(dǎo)率存在著各向異性的性質(zhì)同一種材料，多晶體的熱導(dǎo)率總是比單晶體小非晶態(tài)材料的熱導(dǎo)率較小。第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四3化學(xué)組成的影響原子質(zhì)量越小，德拜溫度越高，熱導(dǎo)率越大晶體中存在缺陷和雜質(zhì)，使熱導(dǎo)率變小固溶體的形成降低熱導(dǎo)率固溶體熱導(dǎo)率與組成的關(guān)系．雜質(zhì)含量很低時，雜質(zhì)影響十分顯著第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四4復(fù)相材料的熱導(dǎo)率5氣孔的影響隨著氣孔率的增大，熱導(dǎo)率按比例減小粉末和纖維材料，其熱導(dǎo)率比燒結(jié)狀態(tài)時又低很多金屬和合金，自由電子對熱傳導(dǎo)起支配因素

第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四四熱導(dǎo)率的測量及應(yīng)用1熱導(dǎo)率的測量熱導(dǎo)率測量是在導(dǎo)熱系數(shù)測定儀上進行的2導(dǎo)熱系數(shù)的應(yīng)用多相材料的導(dǎo)熱系數(shù)可降低，且氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比固體材料要低得多，氣孔率高的多孔輕質(zhì)耐火材料比一般的耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，這是隔熱耐火材料生產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)材料的熱穩(wěn)定性（thermalstability）

熱穩(wěn)定性是指材料承受溫度的急劇變化而不致破壞的能力。熱沖擊損壞類型：1．一種是在熱沖擊循環(huán)作用下，材料表面開裂、剝落，并不斷發(fā)展，最終碎裂或變質(zhì)。抵抗這類破壞的性能稱為抗熱沖擊損傷性。2．一種是材料發(fā)生瞬時斷裂，抵抗這類破壞的性能稱為抗熱沖擊斷裂性。第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四一、熱穩(wěn)定性的表示方法一般采用比較直觀的測定方法。二、熱應(yīng)力式中：σ＝內(nèi)應(yīng)力（thermalstress），E＝彈性模量（elasticmodulus），α＝熱膨脹系數(shù)（heatexpansioncoefficient），＝彈性應(yīng)變（elasticstrain）。這種由于材料熱膨脹或收縮引起的內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。若上述情況是發(fā)生在冷卻過程中，即T0>T，則材料中內(nèi)應(yīng)力為張應(yīng)力（正值），這種應(yīng)力才會桿件斷裂。第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

例如，一塊玻璃平板從373K的沸水中掉入273K的冰水溶中，假設(shè)表面層在瞬間降到273K，則表面層趨于的收縮，然而，此時內(nèi)層還保留在373K，并無收縮，這樣，在表面層就產(chǎn)生了一個張應(yīng)力。而內(nèi)層有一相應(yīng)的壓應(yīng)力，其后由于內(nèi)層溫度不斷下降，材料中熱應(yīng)力逐漸減小，見圖3.14。第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

當平板表面以恒定速率冷卻時，溫度分布呈拋物線，表面Ts比平均溫度Ta低，表面產(chǎn)生張應(yīng)力σ+，中心溫度Tc比Ta高，所以中心是壓應(yīng)力σ－。假如樣品處于加熱過程，則情況正好相反。

實際無機材料受三向熱應(yīng)力，三個方向都會有漲縮，而且互相影響，下面分析一陶瓷薄板的熱應(yīng)力狀態(tài)，見圖3.15。第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四在t=0的瞬間，，如果此時達到材料的極限抗拉強度σf，則前后二表面將開裂破壞，代入上式：根據(jù)廣義虎克定律：

解得：第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四式中：S＝形狀因子（shapefactor），μ＝泊松比。三、抗熱沖擊斷裂性能

1．第一熱應(yīng)力斷裂抵抗因子R

由上式可知，值愈大，說明材料能承受的溫度變化愈大，即熱穩(wěn)定性愈好，所以定義來表征材料熱穩(wěn)定性的因子，即第一熱應(yīng)力因子。對于其它非平面薄板狀材料制品第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四

2．第二熱應(yīng)力斷裂抵抗因子R′

在無機材料的實際應(yīng)用中，不會象理想驟冷那樣，瞬時產(chǎn)生最大應(yīng)力，而是由于散熱等因素，使滯后發(fā)生，且數(shù)值也折減，設(shè)折減后實測應(yīng)力為，令，其中＝無因次表面應(yīng)力，見圖3.16。另外，令，式中＝畢奧模數(shù)，且無單位，h＝定義為如果材料表面溫度比周圍環(huán)境溫度高1K，在單位表面積上，單位時間帶走的熱量，—導(dǎo)熱系數(shù)，—材料的半厚（cm）。第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四第五十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四對于通常在對流及輻射傳熱條件下觀察到的比較低的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，S.S.Manson發(fā)現(xiàn)[]max=0.