墨水Bi35 In48.6 Sn16 Zn0.4的电导率-温度(σ-T)曲线和热导率-温度(λ-T)曲线使用物理性质量测系统(physical property measurement system,PPMS,Quantum Design)进行测量,采用四探针法,温度区间为-140℃到36℃,升温速率为5℃/min。测量结果显示于图4.14中,从图中可以看出,随着T的变大,λ近似呈线性增大,而σ近似呈线性减小,这样相反的变化趋势可以解释如下:固态合金的热导率是其传热速率的衡量,它主要取决于晶格振动[35],而晶格振动又是由原子运动决定的;当合金温度升高时,原子的无规则运动加剧,晶格振动强度增加,合金的热导率也因此增大。另一方面,振动的晶格阻碍了自由电子的运动,衡量材料的电流传导能力的电导率因此降低。
图4.14 Bi35 In48.6 Sn16 Zn0.4的电导率温度(σ-T)及热导率温度(λ-T)关系曲线[36]
热膨胀率-温度曲线和热膨胀系数-温度曲线通过一台膨胀计[dilatometer(L75,LINSEIS,Germany)]进行测量,温度区间为-140℃到49℃,升温速率为5℃/min,测量结果显示于图4.15中。从图中可以看出,在整个温度区间内,Λ-T曲线呈现出很好的线性,而α-T曲线几乎是一条水平线,这里,α和Λ分别定义为(www.xing528.com)
其中,LT和L20分别是T和20℃时的样品长度,尽管Bi35 In48.6 Sn16 Zn0.4具有热胀冷缩的特性,但其热膨胀系数(在-140~49℃温度区间内是28·10-6/℃到32·10-6/℃之间)是一个很小的值,因此在冷却时只有微小的表面变形,这样的特性使得Bi35 In48.6 Sn16 Zn0.4适合作为金属3D打印技术的墨水材料。
图4.15 Bi35 In48.6 Sn16 Zn0.4的热膨胀系数温度(α-T)和热膨胀率温度(A-T)关系曲线[36]
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