第二章;材料的电学性能(热电性)课件.ppt

1、l 塞贝克效应塞贝克效应l 玻尔贴效应玻尔贴效应l 汤姆逊效应汤姆逊效应l 热电分析的应用热电分析的应用序言序言l材料中存在温度差会产生热流l材料中存在电位差会产生电流l无论是热流还是电流都与电子运动有关l热流和电流之间存在交叉关系，构成了热点效应一、玻尔贴效应（两种不同材料产生）一、玻尔贴效应（两种不同材料产生）玻尔贴电势（接触电位差）玻尔贴电势（接触电位差）产生的原因：产生的原因：两种金属材料电子的逸出功不同两种金属材料电子的逸出功不同 两种金属材料的电子密度不同两种金属材料的电子密度不同定义：定义：两种不同的金属材料相接触时，由于各自电子密度的不同，接触两种不同的金属材料相接触时，由于各

2、自电子密度的不同，接触处发生自由电子的扩散，当电场力与扩散力达到平衡时所形成的电位处发生自由电子的扩散，当电场力与扩散力达到平衡时所形成的电位差差 刚开始时由于两种材料电子密度不同产生扩散（扩散力），随着电子刚开始时由于两种材料电子密度不同产生扩散（扩散力），随着电子的扩散，会产生电场，形成电场力，电场力阻止电子运动，当电场力的扩散，会产生电场，形成电场力，电场力阻止电子运动，当电场力与扩散力达到平衡时，会形成一电位差与扩散力达到平衡时，会形成一电位差玻尔贴效应：玻尔贴效应：当电流通过两种不同的导体所组成的当电流通过两种不同的导体所组成的回路时，在两种材料接头处分别产生吸热和放热回路时，在两种

3、材料接头处分别产生吸热和放热现象。现象。原因：原因：接触电位差对电子的定向移动有加速的作接触电位差对电子的定向移动有加速的作 用，加速电子与接头处附近的原子相撞，把动能用，加速电子与接头处附近的原子相撞，把动能传给原子，原子运动加剧，因而放热。传给原子，原子运动加剧，因而放热。相反则吸热相反则吸热与温度的关系：与温度的关系：温度越高，则两种金属自由电子密度差越大，接触温度越高，则两种金属自由电子密度差越大，接触电势则越大电势则越大是在两种不同材料中产生的是在两种不同材料中产生的二、汤姆逊效应（一种材料中产生）二、汤姆逊效应（一种材料中产生）汤姆逊电势（温度电位差）汤姆逊电势（温度电位差）:在一

4、根均匀导体中，由于两端在一根均匀导体中，由于两端温度不同，导致导体两端电子密度不同，形成电子密度梯温度不同，导致导体两端电子密度不同，形成电子密度梯度，产生电子扩散，当电场力与扩散力达平衡时形成的电度，产生电子扩散，当电场力与扩散力达平衡时形成的电位差叫汤姆逊电势位差叫汤姆逊电势汤姆逊效应：当电流通过具有一定梯度的导体时，会当电流通过具有一定梯度的导体时，会有一横向热流流入或流出导体，其方向视电流方向有一横向热流流入或流出导体，其方向视电流方向和温度梯度方向而定。此种效应称为汤姆逊效应。和温度梯度方向而定。此种效应称为汤姆逊效应。三、塞贝克效应（玻尔贴效应和汤姆三、塞贝克效应（玻尔贴效应和汤姆

5、逊效应综合效应）逊效应综合效应）两种不同材料相接触产生的热效应（玻尔贴）一种材料由于两端温度不同产生的热效应（汤姆逊）两种不同的材料相接触，两端温度不同，则产生塞贝克效应。塞贝克效应是玻尔贴和汤姆逊效应的综合效应 塞贝克效应：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中将有电势或电流产生，这种现象称为塞贝克效应。产生的电流称为热对流，电势称为热电势影响热电势的因素1、合金元素 随合金浓度的增加而降低 形成化合物时，合金的电阻率要发生跃变2、组织转变的影响 马氏体是无扩散转变，钢的成分无变化，A和M热电势差别较大，马氏体热电势较大，而奥氏体热电势较小 亚稳固溶体的析出 过饱

6、和固溶体的实效或回火热电势的变化主要与第二相的析出基体使合金元素的贫化；。例如：回火时，温度越高，析出越多，铁与碳形成化合物，固溶体含铁量越少（基体合金元素的贫化），热电势愈小3、钢中含碳量及热处理的影响 含碳量相同时，淬火态碳固溶-Fe中比退火态热电势显著增加 同时淬火态，含碳量越大，热电势越大 同时退火态，渗碳体数量越多，热电势越大有序化：热电势降低 4、压力的影响应用：应用：四、热电分析 有一含有一含WMg=4%,含含WZn=8%的铝合金，的铝合金，淬火后在时效的过程中热电势随温度的淬火后在时效的过程中热电势随温度的变化曲线如图示，试分析该合金变化曲线如图示，试分析该合金100到到400连续加热的过程中热电势的随曲线连续加热的过程中热电势的随曲线的变化情况，并分析原因。的变化情况，并分析原因。答答:由图中曲线可看出，低温时热电势降低，是由于Mg和Zn偏聚的结果，当偏聚到一定程度时，热电势降到最低。由于偏聚程度继续降低，热电势将增加。当温度升高到一定程度时，由于析出第二相Al2Mg2Zn3,随温度的升高，析出数量增大，热电势开始降低。温度进一步升高析出相聚集将导致热电势增加。