Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Коэффициент теплопроводности в системе титан-кремний

30.05.2019


Теплопроводность К металлического титана изучалась рядом авторов в сравнительно широком интервале температур. При этом выяснилось, что для чистого металла зависимость Л(T) носит экстремальный характер (рис. 12, кружки). В области низких температур коэффициент теплопроводности a-Ti сравнительно быстро увеличивается с повышением температуры, а выше 50—70° К заметно убывает вплоть до 500° К, после чего остается практически постоянным. Подобный вид зависимости в общих чертах напоминает характеристики образцов, у которых основной вклад в теплопроводность связан с переносом энергии электронами.

Именно в связи с этим еще в работе Мендельсона и Розенберга отмечалось, что до 40° К Л = 5,87*10в-3 T вт/(см*град), в то время как при высоких температурах dЛ/dT<0.

Согласно данным Микрюкова, изучавшего методом Кольрауша иодидный и кованый титан между 20 и 526° С, его теплопроводность сначала с повышением температуры несколько увеличивается [от 20,5 вт/(м*град) при 38,9° С до 22,1 вт/(м*град) при 116° С], а затем очень медленно убывает, достигая 20,9 вт/(м*град) при 526° С. Следует заметить, что одновременное исследование температурной зависимости электропроводности (о) обнаружило качественно сходную зависимость, однако с заметно большими температурными коэффициентами. В силу этого выяснилось, что постоянная Лоренца L = Ло-1Т-1 монотонно меняется с температурой от 3,52*10в-8 вт*ом/град2 при 38,9°С до 3,00*10в-8 вт*ом/град2 при 526° С, оставаясь при всех температурах выше теоретического значения L0 = 2,45*10в-8 вт*ом/град2. Это говорит о том, что даже при высоких температурах вклад решеточной теплопроводности в случае титана достаточно велик.
Коэффициент теплопроводности в системе титан-кремний

Следует особо отметить, что теплопроводность титана, так же как и другие кинетические характеристики металлов, весьма чувствительны к его чистоте и регулярности решетки, а также к микроструктуре (в частности, к размерам зерен, характеру текстуры и т. д.). Именно в связи с этим температурные зависимости коэффициентов теплопроводности образцов технического титана отличаются от характеристик чистого металла не только количественно, но и качественно. Прежде всего это обнаруживается в переходе от экстремальной зависимости X(T) к монотонно возрастающей (рис. 12, точки). В частности, в области повышенных температур, согласно результатам многих авторов, теплопроводность технического металла либо слабо увеличивается с ростом температуры, либо остается практически неизменной. Так, по данным Кржижановского, для металла, содержащего 99,6% Ti между 0 и 500°С Л=17,8 вт/(м*град), а между 500 и 650° С сравнительно быстро увеличивается. Сопоставляя полученные данные с результатами одновременно измеренных электросопротивлений титана, автор приходит к выводу, что рост Л в основном обусловлен увеличением либо концентрации носителей тока, либо их подвижности. Действительно, если бы рассматриваемый эффект был связан с другими механизмами переноса тепла, то число Лоренца также должно было бы расти, чего фактически не наблюдалось — в области температур от 100 до 700° С L = 3,15*10в-4 вт*ом/град2. Этими же причинами обусловливалось уменьшение температурного коэффициента электросопротивления (выше 500°С), отмеченное многими авторами. В этой работе содержится сводка результатов других авторов, наглядно иллюстрирующая высокую чувствительность теплопроводности к степени совершенства решетки металла.

В области высоких температур (Т больше 1000° К) теплопроводность титана не изучалась. Известна лишь работа Зиновьева и соавторов, посвященная исследованию коэффициента температуропроводности (а) иодидного титана (р298°/р4,2°к = 40) в интервале температур от 1000 до 1500° К. методом плоских температурных волн. Авторы показали, что между 1000 и 1156° К он слабо растет, оставаясь близким к 5,1*10в-6 м2/сек. В точке полиморфного превращения температуропроводность скачкообразно возрастает до 6,0*10в-6 м2/сек, далее не меняясь вплоть до 1500° К.

Поскольку сведения о температурной зависимости теплоемкости титана не отличаются однозначностью, постольку корректный пересчет экспериментально измеренных значений коэффициентов температуропроводности на коэффициенты теплопроводности затруднен. Это касается в равной мере и численных значений А и его температурного коэффициента. Характерно, однако, то, что скачки Cр и а в точке фазового превращения в относительных единицах близки друг к другу и противоположны по знаку. В связи с этим коэффициент теплопроводности титана мало меняется при а—р-превращениях.

Теплопроводности силицидов титана были предметом единичных измерений. В частности, согласно данным, приведенным в справочниках Чиркина, теплопроводность дисилицида титана при 300° К составляет 13 вт/(м*град), что лишь немногим меньше характеристик технического металла [~18 вт/(м*град)].

Недавно Нешпор осуществил измерения теплопроводностей [Л, вт/ (м*град)] силицидов титана с помощью метода Иоффе (при средней температуре, близкой к 40°С). Кроме того, он оценил вклад в нее электронов [Ле, вт)(м*град)], используя ранее установленные значения электропроводностей силицидов и закон Видемана и Франца, а также значения решеточной теплопроводности (Лреш = Л—Ле). При этом были получены следующие данные:

указывающие на решающее значение электронов в переносе энергии. Обращает на себя внимание необычно высокая теплопроводность дисилицида, в несколько раз превышающая установленную предшествовавшими исследователями, и малый вклад в нее фононной составляющей.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: