Теплофизические свойства оксидов металлов

Обновлено: 19.05.2024

В таблице представлены теплофизические свойства оксидов (спеченных окислов) металлов при различной температуре. Даны значения свойств следующих плотных спеченных окислов: оксиды алюминия и магния Al₂O₃, MgO, оксид кальция CaO, оксид кремния SiO₂, оксид никеля NiO, оксид титана TiO, оксид циркония ZrO₂, оксид урана UO₂, оксид тория ThO₂, оксид плутония PuO₂

Теплопроводность спеченных окислов в таблице указана при температуре от 127 до 1727 °С в зависимости от пористости. Коэффициент линейного теплового расширения (КТР) указан при температуре от 300 до 400 К. Плотность оксидов металлов дана при комнатной температуре.

Теплопроводность спеченных оксидов металлов зависит от чистоты и кристаллической структуры исходных порошков, метода и степени прессования и режимов спекания. Теплопроводность порошкообразных окислов зависит от плотности, размера зерен и влажности; для любых порошкообразных оксидов металлов (не спеченных) теплопроводность лежит в пределах 0,1…1,1 Вт/(м·град).

В таблице даны следующие свойства оксидов металлов:

коэффициент линейного теплового расширения (КТР), 1/град;
плотность, кг/м 3 ;
пористость, %;
коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град).

Основные свойства оксидов металлов

В таблице приведены основные свойства оксидов металлов при комнатной температуре.
Свойства указаны для следующих оксидов металлов: Al₂O₃, MgO, TiO, Ti₂O₃, TiO₂, ZrO₂, оксид цинка ZnO, оксиды железа FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃, NiO, оксид меди CuO, оксид ванадия V₂O₅, оксид вольфрама WO₃, оксид марганца MnO₂, оксид бария BaO₂.

Даны следующие свойства оксидов металлов:

молекулярная масса оксида;
плотность, кг/м 3 ;
температура плавления, К;
теплота плавления, кДж/кг;
температура кипения, К;
теплота испарения при кипении, кДж/кг;
температура полиморфного превращения, К;
теплота полиморфного превращения, кДж/кг.

Теплопроводность плотных спеченных оксидов металлов

В таблице представлены значения теплопроводности плотных спеченных оксидов металлов (пористость равна нулю) в зависимости от температуры.
Теплопроводность дана для следующих оксидов металлов: оксид алюминия Al₂O₃, оксид бериллия BeO, оксид кальция CaO, оксид кремния SiO₂, оксид магния MgO, оксид никеля NiO, оксид титана TiO₂, оксид циркония ZrO₂. Теплопроводность окислов металлов приведена при температуре от 100 до 2000 К.

Видно, что в основном, теплопроводность оксидов снижается при росте температуры. В таблице также указана плотность оксидов металлов (оксидная керамика) при комнатной температуре.

Влияние нейтронного облучения на теплопроводность спеченных оксидов металлов

В таблице представлены значения теплопроводности плотных спеченных оксидов металлов до и после облучения потоком быстрых нейтронов.
Теплопроводность оксидов дана при комнатной температуре и при сверхнизких температурах (5…100 К).

Значения указаны для следующих оксидов металлов: BeO, Al₂O₃, SiO₂ (α-кварц), плавленый кварц, ZrSiO₄, шпинель, форстерит, фарфор, слюда.
Как видно из таблицы, значение коэффициента теплопроводности оксидов металлов при их облучении потоком быстрых нейтронов, в основном снижается.

Теплоемкость оксидов металлов

В таблице указаны значения истинной и средней удельных теплоемкостей оксидов металлов в зависимости от температуры.
Теплоемкости (размерность кДж/(кг·град)) даны при температуре от 0 до 1500°С.
Значения представлены для следующих оксидов металлов (компонентов огнеупорных материалов и шлаков): SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MgO, MnO, CaO.

Примечание: Истинная теплоемкость соответствует указанной температуре, а значение средней теплоемкости Cm приведено для интервала температуры от 0°С до указанной в таблице. По данным таблицы видно, что удельная (массовая) теплоемкость оксидов металлов при увеличении их температуры также увеличивается.

Оксиды

В разделе «Оксиды» размещаются статьи со свойствами оксидов металлов и неметаллов при различных температурах. Здесь вы можете найти данные по плотности, теплопроводности, КТР, удельной теплоемкости, а также определить другие теплофизические свойства оксидов.

Свойства оксида алюминия Al2O3 и магния MgO

Теплофизические свойства оксида алюминия Al2O3 В таблице представлены теплофизические свойства оксида алюминия Al2O3 при нормальном…

Свойства оксидов металлов

Теплофизические свойства оксидов металлов В таблице представлены теплофизические свойства оксидов (спеченных окислов) металлов при различной…

Свойства оксида урана, КТР закиси-окиси

Теплофизические свойства диоксида урана UO2 теоретической плотности Даны свойства оксида урана UO2 теоретической плотности, который применяется в качестве…

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Плотность, теплопроводность и удельная теплоемкость строительных и других популярных материалов. Более 400 материалов в таблице!

Плотность воды, теплопроводность и физические свойства H2O

Подробные таблицы значений плотности воды, ее теплопроводности и других теплофизических свойств в зависимости от температуры…

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Таблицы физических свойств воздуха: плотность воздуха, его удельная теплоемкость и вязкость в зависимости от температуры…

Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали

Теплопроводность стали и чугуна, физические свойства стали в таблицах при различной температуре…

Физические свойства и допустимая температура применения сплавов магния

Физические свойства сплавов магния: плотность, коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость, КТЛР, максимальная температура применения и др.

Оргстекло: тепловые и механические характеристики

Рассмотрены тепловые, механические, оптические и электрические характеристики органического стекла…

Физические свойства технической соли

Насыпная плотность, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и другие физические свойства технической соли…

Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)

Плотность, коэффициент теплопроводности и другие важнейшие характеристики теплоизоляционных плит Изорок различных модификаций…

Плотность, теплопроводность, паропроницаемость строительных материалов

В таблице представлены теплофизические свойства строительных материалов: плотность, коэффициент теплопроводности, коэффициент паропроницаемости при комнатной температуре и…

Свойства карбида кремния SiC

Теплофизические свойства спеченного мелкозернистого карбида кремния В таблице даны теплофизические свойства спеченного порошка карбида кремния…

Плотность рыбы, икры, свойства продуктов переработки рыбы

Представлены значения плотности, теплопроводности, удельной теплоемкости рыбы, икры, фарша и других рыбных продуктов…

Теплопроводность, плотность и другие физические свойства титана Ti

Сегодня титан является одним из наиболее популярных металлов. Сплавы титана находят применение во многих отраслях промышленности,…

Куликов И.С. Термодинамика оксидов

Справ. изд. - М.: Металлургия, 1986. - 344 с.
Систематизированы и проанализированы термодинамические константы всех элементов от водорода до кюрия в твердом, жидком и газообразном состояниях. Наряду с атомарными, рассмотрены и молекулярные газы элементов, а также газообразные системы: воздух, водяной пар с водородом; моно- и диоксид углерода в широком интервале температур. Изложена теория термической диссоциации химических соединений и равновесий в простых оксидных системах. Приведены результаты термодинамического анализа оксидных систем. Некоторые элементы и их оксиды рассмотрены впервые. Расчеты проведены с использованием приближенных методов Для инженерно-технических и научных работников, занимающихся вопросами физической химии в различных отраслях промышленности. Может быть полезно студентам вузов. Ил. 23 Табл. 363 Библиогр. список: 154 назв.

Галахов Ф.Я. (отв. ред.). Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Часть 2

формат djvu
размер 8.95 МБ
добавлен 10 июня 2011 г.

Ин-т химии силикатов им. И. В. Гребенщикова - Л.: Наука, 1986. - 359 с. Книга является продолжением пятого вьпуска справочника, изданноrо в 1985 году. Содержит сведения о фазовых соотношениях в системах, основными компонентами которых являются оксиды элементов V группы периодической системы с анионной функцией. Приводимые диаграммы состояния сопровождаются структурными и физико-химическими характеристиками фаз, возникающих в системах. Справо.

Галахов Ф.Я. (отв. ред.). Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Часть 3

формат djvu
размер 7.19 МБ
добавлен 10 июня 2011 г.

Ин-т химии силикатов им. И. В. Гре6енщикова. - Л.: Наука, 1987. - 287 с. Первая и вторая части Справочника включают системы на основе элементов третьей, четвертой и пятоЙ rрупп таблицы Д. И. Менделеева. Настоящая третья, часть Справочника составлена по результатам исследований двухкомпонентных систем, включающих оксиды одно-, двух- и трехвалентных элементов, т. е. окспды с катионной функцией в разных сочетаниях: друrая rруппа систем образована.

Галахов Ф.Я. (отв. ред.). Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Часть 4

формат djvu
размер 9.06 МБ
добавлен 10 июня 2011 г.

Ин-т химии силикатов им. И. В. Гребенщикова. - Л.: Наука. 1988. - 348 с. Очередная книrа "Справочника" содержит сведения о фазовых соотношениях в двойных системах, основными компонентами которых являются оксиды подrруппы хрома с преимущественно анионной функцией (хроматные, молибдатные и вольфраматные системы). Диаrраммы состояния сопровождаются структурными и физико-химическиыи характеристиками кристаллизующимися в системах фаз. Данные справ.

Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Физико-химические свойства, методики, библиография

формат djvu
размер 6.73 МБ
добавлен 29 апреля 2009 г.

Справочник состоит из 9 основных глав: 1) свойства молекулярных систем; 2) свойства атомов и связей; 3) кинетика и термодинамика; 4) спектроскопия; 5) фотохимия; 6) хроматография; 7) экспериментальная техника; 8) математическая информация, в том числе сведения о Международной системе единиц (СИ) и о переводе единиц из одной системы в другие; 9) информация о справочниках общего и специального характера. Полезное и удобное справочное пособ.

Гребенщиков Р.Г. (отв. ред.). Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Часть 5

формат djvu
размер 10.54 МБ
добавлен 10 июня 2011 г.

Ин-т химии силикатов им. И. В. Гребенщикова. - Л.: Наука, 1991. - 416 с. Пятая часть пятоrо выпуска справочника содержит сведения о фазовых соотношениях в системах, основными компонентами которых являются оксиды элементов актиноидной rруппы периодической системы в сочетании с друrими оксидами. Приводимые диаrраммы состояния сопровождаются описанием физико-химических, структурных и термодинамических свойств веществ, образующихся в системах.

Гребенщиков Р.Г. (отв. ред.). Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 6. Системы керамических высокотемпературных сверхпроводников

формат djvu
размер 10.41 МБ
добавлен 10 июня 2011 г.

Ин-т химии силикатов им. И. В. Гребенщикова. - СПб.: Наука, 1997. - 336 с. В предлаrаемом справочнике собраны важнейшие сведения по фазовым соотношениям в системах на основе оксида меди и оксидов элементов II-V rpyпп Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Рассматриваемые системы составляют химическую и физико-химическую основу впервые открытых в 1986 r. керамических высокотемпературных сверхпроводников с критической температурой пер.

Куликов И.С. Термодинамика карбидов и нитридов

формат pdf
размер 16.23 МБ
добавлен 14 декабря 2011 г.

Челябинск: Металлургия. 1988. 320 с. Справочное издание. Приведены термодинамические характеристики взаимодействия углерода и азота с 75 элементами в широкой области температур. Некоторые системы рассмотрены впервые.

Лазарев В.Б., Соболев В.В., Шаплыгин И.С. Химические и физические свойства простых оксидов металлов

формат djvu
размер 5.43 МБ
добавлен 15 февраля 2011 г.

М. Наука. 1983. 239 с. В монографии обобщены материалы по химическим и физическим свойствам простых оксидов металлов. Рассмотрены практически все устойчивые в твердой фазе оксиды металлов. Для ряда оксидов золота, титана, молибдена, металлов платиновой группы приведены новые данные по некоторым химическим и каталитическим свойствам. Особое внимание уделено влиянию структурных и электронных факторов на изменение электрических и магнитных свойств и.

Портной К.И., Тимофеева Н.И. Кислородные соединения редкоземельных элементов

формат pdf
размер 30.21 МБ
добавлен 09 апреля 2011 г.

М.: Металлургия. 1986. 480с. Справочное издание. Системетизированы данные по взаимодействию оксидов редкоземельных элементов с оксидами практически всех элементов периодической системы. Описаны методы получения, свойства и применение полученых смешанных оксидных веществ.

Портной К.И., Тимофеева Н.И. Кислородные соединения редкоземельных элементов. Справ. изд

формат djvu
размер 14.48 МБ
добавлен 26 апреля 2011 г.

М. Металлургия. 1986. 480 с. Систематизированы сведения о сложных кислородных соединениях РЗЭ, образующихся в результате взаимодействия оксидов РЗЭ практически со всеми элементами Периодической системы Д. И. Менделеева. Наряду с описанием методов получения рассмотрен широкий комплекс свойств оксидов РЗЭ: теплофизические, прочностные, электрические, магнитные, химические. Рассмотрены области применения оксидов РЗЭ как в традиционных (металлургия.

Термодинамические и электронные свойства оксидов и металлов из первых принципов (Объем, поверхность, наноструктуры) Скородумова Наталья Владимировна

Скородумова Наталья Владимировна. Термодинамические и электронные свойства оксидов и металлов из первых принципов (Объем, поверхность, наноструктуры) : Дис. . д-ра физ.-мат. наук : 01.04.07 : Москва, 2003 176 c. РГБ ОД, 71:04-1/149

Введение к работе

Актуальность темы. Основная задача материаловедения - создание материалов, обладающих желаемыми свойствами-яри заданных внешних условиях, может быть решена только на основе детального понимания физических механизмов, определяющих свойства материала. Развитие теоретического моделирования - один из важных факторов, способствующих расширению нашего знания о фудаментальных основах свойств веществ. Существуют два основных подхода к моделированию: первый базируется на сборе экспериментальной информации и построении на ее основе эмпирических моделей, что часто позволяет с хорошей точностью описать свойства исследованных или близких к ним по свойствам систем. Однако наличие слабо контролируемых и недостаточно обоснованных параметров приводит к тому, что выводы, сделанные на основании эмпирических моделей не могут быть признаны надежными для более широкого класса материалов. Более последовательный подход к моделированию, не использующий экспериментально полученную информацию в качестве входных параметров, но основывающийся на использовании фундаментальных физических законов, в особенности, принципов квантовой механики, получил название первопринципное моделирование. В рамках этого подхода весьма перспективным представляется комбинация численного решения уравнения Шредингеда (или Дирака) и моделирования с использованием методов статистической физики.

Развитие эффективных методов расчета свойств материалов па основе "первых принципов" и их использование для решения конкретных материаловедческих задач является актуальным направлением современной теоретической физики твердого тела. Применение этих методов не только позволяет количественно описать наблюдаемые макроскопические свойства материалов, но и понять микроскопические причины их определяющие. Это делает возможным предсказание экспериментальных результатов и прогнозирование поведения материалов в различных внешних условиях.

Разработка эффективной схемы расчета электронной структуры и свойств основного состояния оксидов и металлов в рамках теории функционала электронной плотности и ее применение для исследования термодинамических характеристик объемных, поверхностных и наноразмерньгх систем.

Разработка методики, позволяющей рассчитывать свойства оксидов церия из "первых принципов"и создание теории структурного перехода CeO-i - CtiQ$.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПетервург і J

Систематическое сравнительное исследование объемных и поверхностных свойств щелочно - земельных оксидов (MgO, CaO, SrO, ВаО), изучение особенностей межатомной связи в объемных кристаллах и на поверхностях этих оксидов.

Исследование магнитных и электронных свойств монослоя Ni на поверхностях меди (Ш), (ПО) и (100).

Изучение влияния изменений топологии поверхности Ферми немагнитного материала на зависимость обменного взаимодействия от толщины слоя Moi_ifiez в системе Fe/Moi-xRex/Fe.

6. Разработка первопринципного подхода к изучению структурных свойств но
вого класса материалов - наноцепочск золота, позволяющего объяснить аномально
большие межатомные расстояния, экспериментально наблюдаемые в этих объектах.

Научная новизна. Развита теория структурного перехода СеО% - Се^Оз, в основе которого лежит квантовый эффект локализации/делокалязации электронов на атомах церия, напрямую связанный с образованием и упорядочением кислородных вакансий. Предложена эффективная методика расчета термодинамических, электронных, магнитных и оптических свойств конечных продуктов этого перехода - оксидов GeOi и Се^Оз- Впервые в рамках теории функционала плотности рассчитаны электронные и структурные свойства поверхностей (Ш), (ПО) и (100) стехиометриче-ского диоксида церия.

Проведено систематическое исследование объемных и поверхностных свойств оксидов щелочно-земельных металлов и выявлены существенные различия в структурах релаксированных поверхностей (100) MgO, CaO, SrO, ВаО. Показано, что эти различия связаны с изменением радиуса и степени поляризации катионов, а так же увеличением роли ковалентного типа связи на поверхности.

Рассчитаны энергии поверхностей (111), (ПО), (100) меди с нанесенным монослоем никеля. Показано, что для (100) Си предпочтительным положением монослоя Ni является второй поверхностный слой. Магнитное поведение Ni на поверхности Си меняется в зависимости от ориентации поверхности: так Ni является магнитным на (100) и (110) Си, но немагнитным на (111) Си. Полученные теоретические результаты нашли подтверждение в недавних экспериментах.

Проведено исследование эффекта сплавления на поведение обменного взаимодействия в многослойных системах Fe/Mo/Fe и Fe/Mo&Ren/Fe для пленок двух ориентации (100) и (110). Обнаружено появление нового периода осцилирующей функ-

дни обменного взаимодействия в зависимости от толщины слоя немагнитного материала для (110) Fe/Mo$$Rei2/Fe, и найден соответствующий калипер поверхности Ферми сплава Мо&Rец.

Разработана теория, позволяющая с помощью первопртщипных расчетов объяс-. нить экспериментально обнаруженный факт удивительной структурной стабильности моноатомных золотых цепочек и существования в них аномально больших межатомных расстояний. 'Показано, что примеси легких элементов, в частности, водорода, способны стабилизировать цепочки золота, воспроизводя межатомные расстояния, полученные в эксперименте. Данный результат позволил разрешить противоречие между теоретическими предсказаниями и экспериментальными наблюдениями, существовавшими до этого.

Практическая значимость. Оксид церия является исключительно важным компонентом многих технологий, направленных на уменьшение загрязнения окружающей среды и получение экологически чистой энергии. Достаточно упомянуть современные автомобильные катализаторы, где оксид церия широко используется для хранения кислорода. Свойства оксида хорошо проводить ионы кислорода сделали его перспективным материалом для применения в качестве электоролита в топливных ячейках.

Предложенная в работе методика расчета свойств оксида церия и разработанная теория перехода между двумя формами оксида: CeOi и СегОз, является первым серьезным шагом в понимании физических механизмов, определяющих макроскопические свойства этого материала. Предложенный подход позволяет не только хорошо описывать свойства используемых материалов, но и дает возможность разработки новых систем и материалов, обладающих высокой ионной проводимостью. При этом поверхностные процессы играют определяющую роль, что делает исследование электронных и структурных свойств поверхностей диоксида церия, проведенное в работе, исключительно важным.

Проведенное систематическое и детальное исследование поверхностных свойств оксидов MgO, CaO, SrO и ВаО, является актуальным, учитывая их применение в гетерогенном катализе и электронике. Изучены факторы, определяющие химическую активность поверхностей этих оксидов, такие как, характер межатомной связи на поверхности и равновесные поверхностные структуры.

Изучены магнитные свойства и энергетика поверхностей меди (111), (НО) и (100)

с нанесенным монослоем №.

Системы, обладающие высоким магнитосопротивлевием, являются одним из основных материалов современной спинтроники. В работе проведено детальное изучение влияния сплавления в немагнитном слое на характеристики обменного взаимодействия в системе Fe/Moi-zRex/Fe. Показано, что изменения топологии поверхности Ферми немагнитного материала приводит к модуляции кривой функции обменного взаимодействия в зависимости от толщины немагнитного слоя Mos^Re^.

Наноструктуры золота обладают необычными физическими свойствами, которые используются в современной микроэлектронике, катализе и биотехнологии. Открывшиеся в последнее время технологические возможности изготовления металлических проводников, имеющих в сечении один или несколько атомов, создают условия для дальнейшей миниатюризации электронных устройств. Проведенные первопринщш-ные исследования позволили объяснить существование аномально больших межатомных расстояний в моноатомных цепочках золота, полученных в эксперименте и подчеркнули определяющее влияние примесей легких элементов на свойства наноструктур золота.

Основные результаты, выносимые на защиту:

Теория структурного перехода СеОг - Ce2 Os .

Методика расчета свойств конечных продуктов этого перехода, СеО? и СвіР^.

Результаты расчета электронных и структурных свойств (111), (НО) и (100) поверхностей стехиометрического CeOj.

Результаты сравнительного изучения объемных и поверхностных свойств оксидов MgO, CaO, SrO и ВаО.

Результаты расчетов магнитных и структурных свойств монослоя Ni на (111), (110) и (100) поверхностях Си.

Результаты изучения обменного взаимодействия в системах Fe/Moi-x Rex /Fe и его зависимость от топологии Ферми поверхности немагнитного материала.

Теория, объясняющая повышенную стабильность и аномально большие межатомные расстояния в моноатомных цепочках золота.

Основные результаты работы доложены на:

1. Конференции "Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии", г. Новокузнецк, 1991.

TMR Annual Meeting "Interface magnetism", Vienna, Austria, 1998.

1st Rutgers-Chalmers Symposium, Rutgers University, USA, 1999. 4 E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, France, 1999.

Kohn symposium, Gothenburg, Sweden, 1999.

APS, Centennial Meeting, Atlanta, USA, 1999.

TMR "Interface magnetism", Aussois, Prance, 1999.

APS, March Meeting, Minneapolis, USA, 2000.

2nd Rutgers-Chalmers Symposium, Gothenburg, Sweden, 2000.

3d Rutgers-Chalmers Symposium, Rutgers University, USA, 2001.

SMEC2003, Miami, USA, 2003

На семинарах кафедры Теоретической Физики МИСиС; Condensed Matter Theory Group, Uppsala University; Materials Science Theory Group, Gothenburg University and Chalmers University; Materials Chemistry Department, Uppsala University; Bergen University.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Материал диссертации изложен на 193 страницах, содержит 52 рисунка, 8 таблиц, библиография - 175 наименований.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и списка литературы.

Читайте также: