Коэффициенты теплопроводности металлического хрома

В связи с трудностями получения чистого хрома в течение длительного времени отсутствовала надежная информация о его теплопроводности при низких температурах, при которых вклад решеточной теплопроводности невелик. Лишь в работе были получены заслуживающие доверия сведения о зависимости Л(T) для ковкого металла (99,998% Cr) с р272p0-1 = 217. При этом для всех образцов с различной степенью рекристаллизации наблюдается экстремальное изменение Л с ростом температуры, причем Л=Лmах достигается примерно при 25—35° К (рис. 25,1—5). Кроме того, выяснилось, что с усилением процесса рекристаллизации теплопроводность металла растет, что, в общем травиально, если учесть рассеяние энергии на границах и фононах.

При повышенных температурах, как обычно у металлов, теплопроводность хрома монотонно убывает с ростом температуры. Некоторой иллюстрацией этого может служить политерма Л(T), приведенная на рис. 25,6 и относящаяся к металлу неизвестной чистоты. Сопоставление данных, использованных при ее построении с теплопроводностью, обусловленной электронами (расчет с помощью закона Видемана—Франца), приводит к выводу о том, что при высоких температурах вклад фононного механизма в теплопроводность хрома остается достаточно большим (-30%).

Более обстоятельно этот вопрос был рассмотрен Зиновьевым и Кренцисом, изучавшими методом плоских температурных волн температуропроводность (а) пластичного хрома (р293р4,2 = 65) между 930 и 1670° К. Авторы установили, что с ростом температуры от 930 до 1300° К она убывает по линейному закону (a*10в6 = 23,7—8,8*10в-3Т м2/сек), а затем темп ее уменьшения усиливается (при 1670°К а*10в6 = 7,6 м2/сек). Используя экспериментальные данные, а также литературные сведения о теплоемкости, плотности и электропроводности, авторы рассчитали температурные зависимости общей (Л) и электронной (Ле) теплопроводности хрома. Выяснилось, что политерма Л(Т) подобна установленной для температуропроводности; между 930 и 1300° К Л = 78—12*10в-3 T вт/(м*град), а при более высоких температурах убывает по экспоненциальному закону, достигая 52 вт/(м*град) при 1670° К. При этом вклад решеточной теплопроводности в соответствии с указаниями оказывается достаточно большим, уменьшаясь от 35% при 300° К до 25% при 1300° К.

Аномально быстрое уменьшение а и А, при температурах выше 1300° К авторы объясняют ростом концентрации равновесных термических вакансий, энергия образования которых ими оценивается величиной, близкой к 2,2*10в-19 дж (1,4 эв). Именно в связи с этим до 1350° К преобладает рассеяние фононов на фононах, в то время как при более высоких температурах необходимо считаться и с фонон-дефектным взаимодействием. Электронная же составляющая теплопроводности монотонно убывает во всем изученном интервале температур от 51,2 до 41,0 вт/(м*град).

Сведения о влиянии кремния на теплопроводность a-фазы отсутствуют.