影響陶瓷材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素分析

        凡是影響聲子平均自由程的因素，都將影響導(dǎo)熱陶瓷系數(shù)的大小。材料的化學(xué)組分越復(fù)雜、雜質(zhì)含量越多，它的導(dǎo)熱系數(shù)降低得越明顯。這是因?yàn)榈诙M分和雜質(zhì)的加入，破壞了晶體的完整性，容易引起或產(chǎn)生晶格的歪扭、畸變和錯(cuò)位，使晶體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。于是原來(lái)晶格中產(chǎn)生一種類(lèi)似熱運(yùn)動(dòng)附加的“擾亂”，從而引起聲子的散射增加。非簡(jiǎn)諧振動(dòng)加劇，使聲子平均自由程減小，導(dǎo)熱性能降低。同樣晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的材料，聲子的散射加劇，導(dǎo)熱性能也減小；氣孔能引起聲子的散射，氣孔內(nèi)的氣體導(dǎo)熱系數(shù)很小，因此氣孔率越大的材料，導(dǎo)熱性能越差。各類(lèi)缺陷、如點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷，都是引起聲子散射的中心，因此都會(huì)減小聲子的平均自由程，從而使導(dǎo)熱率下降。在影響導(dǎo)熱系數(shù)的諸因素中，氣孔率和溫度在給定的礦物組成下，對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響尤為明顯，下面主要討論溫度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響：


 

        溫度是影響導(dǎo)熱系數(shù)的一個(gè)最基本，也是最重要的因素。對(duì)于純晶體材料，從上面所介紹的六個(gè)理論方程中，均可得到導(dǎo)熱系數(shù)與絕對(duì)溫度成反比。這是由于溫度越高，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的非簡(jiǎn)諧振動(dòng)，從而降低了聲子的平均自由程，因此導(dǎo)熱系數(shù)下降。
 

        由于玻璃體的平均自由程很小，所以其導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系有所不同。在室溫以上，玻璃體的聲子平均自由程基本上可以認(rèn)為是一常數(shù)，因此其導(dǎo)熱系數(shù)隨熱容量增加而成比例增加。

 

        陶瓷材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系

        陶瓷是晶體和玻璃體的結(jié)合物，所以它們的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系就要根據(jù)其所含晶體礦物與玻璃相對(duì)比例而定。本節(jié)對(duì)幾種代表性瓷坯在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，并計(jì)算了各陶瓷毛坯的晶相和玻璃體的組成，得到了不同的K-T曲線。對(duì)于晶相含量高的高石英瓷，其導(dǎo)熱系數(shù)值較大，且隨溫度升高呈線性下降。而其他幾種晶相與玻璃相含量相差不大的瓷坯，其導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而呈線性增加