纳米隔热材料的热导率变化规律

为认识和掌握纳米隔热材料的热导率变化规律,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、炭黑为遮光剂、石英纤维为增强体,采用溶胶-凝胶工艺结合超临界干燥技术制备了纳米隔热材料,并采用热导率测试仪、N_2吸附-脱附、SEM、激光粒度仪对材料进行了表征。测试结果表明:未添加炭黑的材料常压热导率随表观密度的变化以203 kg/m~3为分界点,分界点之前随表观密度的增大线性降低,分界点之后则随表观密度的增大线性升高,并且后一阶段较前一阶段变化快。孔隙率相同时,常压热导率随炭黑含量的增加先降低后稍有升高,极限真空热导率逐渐降低,而常压条件下的气相热导率增大。在半对数坐标系中,气相热导率随环境气压的下降而降低,并且依据降低速率可以划分为三个阶段,101.325～30 kPa之间下降最快,且变化值约为6 mW/(m·K);30～0.1 kPa之间下降较快,且变化值约为2 mW/(m·K);0.1～0.01 kPa之间下降最慢,且基本可以忽略不计。材料常压热导率最低值为16.62 mW/(m·K),添加5wt%的炭黑后可以进一步降低至14.50 mW/(m·K)。     

金属间化合物Ho2Co17-xSix的磁性能机制研究

研究了非磁性原子Si替代Co对Ho2Co17金属间化合物结构和磁性的影响.X射线衍射表明,所有Ho2Co17-xSix(x=0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0)化合物都为Th2Ni17型六角结构;化合物的晶格常数和单胞体积都随Si含量的增加而呈线性下降.磁性测量表明,Ho2Co17-xSix化合物的居里温度和饱和磁化强度均随Si含量的增加而呈线性下降.从热磁曲线测量观察到,当0.5≤x≤3.0时Ho2Co17-xSix化合物出现由易面到易轴的自旋重取向,自旋重取向温度Tsr随Si原子含量的增加先下降,而后又上升,在x=2.5处出现最低点.     

金属间化合物Ho_2Co_(17-x)Si_x的磁性能机制研究

研究了非磁性原子Si替代Co对Ho2 Co17金属间化合物结构和磁性的影响。X射线衍射表明 ,所有Ho2 Co17 xSix(x =0 .5 ,1.0 ,1.5 ,2 .0 ,2 .5 ,3.0 )化合物都为Th2 Ni17型六角结构 ;化合物的晶格常数和单胞体积都随Si含量的增加而呈线性下降。磁性测量表明 ,Ho2 Co17 xSix 化合物的居里温度和饱和磁化强度均随Si含量的增加而呈线性下降。从热磁曲线测量观察到 ,当 0 .5≤x≤ 3.0时Ho2 Co17 xSix 化合物出现由易面到易轴的自旋重取向 ,自旋重取向温度Tsr随Si原子含量的增加先下降 ,而后又上升 ,在x =2 .5处出现最低点。     

航空煤油替代燃料模型热物性

研究基于国产航空煤油RP-3液相组分数据,提出了单组分、简化3组分和详细13组分3种替代燃料模型,并对采用3组分替代模型计算得到的燃料密度、黏度、导热率、比热容4个热物性参数进行了在不同温度(300~1000K)和压力(1~15MPa)状态下的分析.结果表明,燃料的物性在超临界压力下,随着温度升高,密度减小,黏性降低,热导率则先降后增,而比热容逐渐增大,同时,在拟临界温度附近,燃料热物性均发生变化剧烈,比热容在不同压力下对应不同峰值点,在3MPa下最大;压力的变化会使得拟临界温度发生改变,给密度的变化程度、比热容的峰值分布和热导率的大小带来一定的影响.采用3组分替代模型预测燃料热沉,经实验验证,其物理热沉吻合较好.      

粉体填充聚合物材料的热传导理论

综述了国内外有代表性的预测粉体填充聚合物材料的热传导理论,应用这些理论公式研究了粉体的含量、形态、复合界面等因素与复合材料热导率的关系,简要介绍了这些热传导理论的特点及其与实验值的偏差.     

固体材料比热容随温度变化规律的研究

通过对固体比热容构成的分析,导出了固体材料比热容随温度变化的一般关系式,以Mo、α-Al203 、graphite、W、Si3N4 、SiC等六种材料为例,检验了理论模型的可行性,结果表明,其计算数据和标准数据的相对偏差均在±2％以内,证实了该模型的实用性.     

新型Sip/4032Al复合材料热物理性能研究

采用挤压铸造方法,制备了高体积分数的Si_p/4032Al复合材料。显微组织观察表明,复合材料组织致密,颗粒分布均匀,材料中没观察到孔洞和缺陷;复合材料的线膨胀系数介于(8．1～12)×10~(-6)/K之间可调,并且随着增强体含量的增加而降低,退火后线膨胀系数略有降低,Kerner模型能够较好的预测复合材料的线膨胀系数;复合材料的热导率可达103 W/(m·K),随着增强体含量的增加略有下降,退火处理后热导率略有升高,热导率计算结果均大于测试值。     

多芯片组件（MCM）用金锡焊带材料电阻率及热导率温度特性研究

对牌号为Au₈₀Sn₂₀的金锡焊带材料在208~423 K的电阻率及热导率与温度的函数关系进行了研究，并对其在多芯片组件（MCM）中的传热效果进行了评估。分别对材料在208~423 K中5个温度点的电阻率及4个温度点的热导率进行了测试，基于理论模型建立电阻率/热导率随温度变化的函数关系，最终采用模拟热扩散数值方法评估材料在高温下的传热能力。结果表明，采用修正函数模型后，金锡焊带材料在208~423 K下热导率与电阻率的关系符合测试结果，随芯片表面温度的边界条件从208 K升高至423 K，采用变温热导率模型得到的热流密度模拟计算结果相比理想化恒定热导率模型的差异性逐渐升高至5.5%。综上，金锡焊带材料热导率与电阻率的关系符合Wiedemann-Franz法则修正后的Smith-Palmer方程，在该材料传热设计时应考虑其热导率温度效应。     

黏结剂含量对碳基材料性能和结构的影响

以沥青焦、炭黑、人造石墨粉为骨料,以硫改性沥青为黏结剂,通过浆涂混合冷压炭化工艺,制备了一系列碳基体材料.考察了黏结剂含量对碳材料的物理性能和微观结构的影响.结果表明,碳材料的物理性能和微观结构与黏结剂含量有重要的关系;随黏结剂含量的增加,材料的密度和强度呈增大的趋势,而开孔率则逐渐下降;当黏结剂质量分数为44%时,材料的弯曲强度和压缩强度分别达到42.6 MPa和187 MPa;当黏结剂质量分数超过44%时,材料在炭化过程中破裂.这些变化可归因于黏结剂与骨料颗粒在热混捏和炭化过程中的相互作用机理.     

流体热物性对粗糙微通道内传热性能的影响

为了明晰工质种类对微通道传热性能的影响,研究了导热系数λ,比热容cp,动力粘度μ和密度ρ影响微通道传热性能的规律。首先研究了水和煤油在构造的粗糙微通道中流动与传热性质的差异,然后将各个因素孤立的研究其对于整体传热性能的影响。结果发现,在粗糙微通道中的层流充分发展流动状态,Poiseuille数(Po)基本不随Re变化,也不随工质热物性变化;水和煤油的Nusselt数(Nu)都随Re的增大而增大,且煤油的Nu的数值和随Re的增长率都大于水的对应值。研究还发现,Nu随着λ的增加而减小,随着cp和μ的增加而增加,不随密度ρ变化;同时,λ和μ对Nu的影响比cp大。     

SiO2—Si3N4天线窗材料的热学性能和抗热震性能研究

研究了ＳｉＯ２－Ｓｉ３Ｎ４天线窗材料的热学性能和抗热震性能。结果表明，复合材料的热膨胀系数、导温系数、导热系数随Ｓｉ３Ｎ４含量的增加而增大，对于同一Ｓｉ３Ｎ４含量的复合材料，三者均随温度的升高而增大，复合材料保持了ＳｉＯ２基体材料的良好抗热震性。     

固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性分析

为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:基于代表性体积单元程序温度周期性边界条件的应用,可以较精确预测复合材料等效热膨胀系数和等效热传导率;得出了组分材料界面相对等效热结构参数的影响,组分材料界面相采用一定厚度的单元模拟更加接近实验数据;讨论了等效热膨胀系数和等效热导率随编织参数的变化规律。     

SiC颗粒影响SiCp／Cu复合材料物理性能的研究

运用多元回归分析方法,研究了ＳｉＣ颗粒含量、粒度及纯度对ＳｉＣｐ／Ｃｕ复合材料热膨胀系数和导热率的影响规律。研究表明,影响材料热膨胀系数和导热率的主要因素为ＳｉＣ颗粒含量。随着ＳｉＣ颗粒含量的增加,复合材料的热膨胀系数和导热率降低;ＳｉＣ颗粒越小,热膨胀系数越低,而导热率越好;适当增加杂质含量有利于获得较高的导热率。     

碳化硅晶须增强铝复合材料的热性能

 <正> SiCw/Al复合材料兼有铝的比重和钛的强度,是一种很有前途的新型材料。它在战斗机尾翼结构和汽车发动机中的应用已经引起了世界各国普遍的关注。 对SiCw/Al复合材料的力学性能在文献(1,2)中进行了阐述,本文仅对SiCw/Al复合材料的热膨胀性能和热传导性能的研究结果给予报导。     

液体推进剂火箭发动机推力室再生冷却通道三维流动与传热数值计算

应用湍流模型对液体推进剂火箭发动机再生冷却推力室通道的流动与传热进行了三维数值模拟,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化,冷却剂比热容及金属固体物性随着温度而变化。计算采用标准k-ε双方程湍流模型及气-固耦合算法。结果表明:推力室燃气侧壁面的温度和热流密度的最高点均发生在喉部附近,喉部横截面固体区域最大温度梯度靠近燃气,喉部附近氢气在垂直主流方向的截面上产生了二次流。气固耦合面最大热流密度及最大对流换热系数同样位于推力室喉部附近。      

航空煤油RP-3结焦产物的物性

在环境温度为800K和900K条件下,获取RP-3航空煤油结焦产物,通过试验获得表观形貌及物性,拟合了结焦产物的比热容和导热系数随温度变化的经验关系式。结果表明:航空煤油结焦产物的微观结构为球状颗粒堆积且表面存在可见孔隙,表观密度约为1 049kg/m~3,真密度约为1 498kg/m~3,孔隙率约为29.9%,环境温度为800K下生成的油焦真密度较900K下生成的小;通过闪光法测得油焦比热容约为1.1~2.2J/(g·K),导热系数约为0.19~0.28W/(m·K),比热容和导热系数均随着温度的升高而增加,环境温度为800K下生成的油焦比热容和导热系数较在900K条件下生成的略大。     

高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究

为了准确预测高超声速飞行器面临的严峻气动热/力环境以及结构的热力响应,发展了高超声速流动与结构传热耦合框架。采用分区求解方法,通过耦合界面的实时数据传递,实现了基于Navier-Stokes方程的高超声速化学非平衡计算流体力学（CFD）求解器与结构的热力全耦合有限元法（FEM）求解器的多场耦合计算,建立了高超声速飞行器的多场耦合数值分析方法。首先对经典高超声速圆柱绕流实验进行了耦合计算,结果与实验值吻合良好。然后针对典型的超高温陶瓷（UHTC）材料的耦合传热问题进行了数值研究,考虑热传导效应对气动热环境和结构热响应预测的影响,结果表明对于复杂外形且热导率相对较高的UHTC材料,结构内部热传导对热环境和表面温度分布的影响不可忽略。最后针对UHTC材料热物性（比热和热导率）非线性对高超声速流动传热过程的影响进行了研究,结果表明当比热和热导率处于合理的误差范围内时,材料表面温度响应对其变化并不敏感。     

三维四向编织复合材料等效热特性数值分析和试验研究

 采用“米”字型枝状胞体有限元模型和试验方法对三维四向编织复合材料的整体等效热膨胀系数和等效热传导系数进行了分析并将计算结果和试验值进行了比较。研究表明枝状胞体模型能较为真实的反映三维四向编织复合材料的结构构形;有限元方法在分析热膨胀、热传导方面具有较好的精度;三维四向编织复合材料编织方向的热膨胀系数随着纤维体积比的增加而减小,随着编织角的增加而减小;热传导系数随着纤维体积比的增加而增大,随着编织角的增大而增大。     

三维编织复合材料热物理性能的有限元分析

根据三维编织复合材料的细观结构,分别建立了三维四向和五向编织复合材料热物理性能的有限元模型.采用周期性的非绝热温度边界条件和位移边界条件,计算了三维四向和五向编织复合材料的整体等效热传导系数和热膨胀系数,计算结果同已有文献相比与实验值符合得更好.在此基础上,迸一步研究了编织角、纤维体积分数、编织结构等参数对材料热物理性...