金属材料的导热性及其影响因素

导热性是金属材料的重要性能之一，其中纯金属的导热性最好。在纯金属中银、铜导热性最好，合金导热性差。

如果金属导热性差，在金属材料加热或冷却时，由于物体内外部分存在温度差，从而导致内外不同的膨胀和收缩，从而使金属内部产生内应力。温度差越大，金属材料就越易破裂。

金属导热能力用热导率来表示，也称导热系数，其意义是指在稳定传热条件下，单位厚度的材料，两侧表面的温差为1K，在单位时间内，通过单位面积传递的热量，单位为W/（m·K）。

和热容一样，导热一是由于金属中自由电子与金属原子或离子不断碰撞传递热能；二是由于金属或金属离子在晶格附近作振动时来传递热量。其中第一项电子运动对导热的贡献是主要的。如果只考虑金属中自由电子传导热能，理论证明，热导率可表示为

式中 λ——电子自由行程的平均长度；

u——电子无序运动的平均速度；

C₁——个电子的热容；(www.xing528.com)

n——单位体积的电子数。

金属导电与导热本质相同，它们之间存在着相互关系。与金属的电导率相比较，并将，有

式中，是电子动能，根据经典自由电子理论（特鲁德模型），将电子运动等同于气体分子热运动，其动能（气体温度公式），对于自由电子而言其内能就是动能，即，显然电子热容。

代入上式

显然k/r是一个常数，称为普适常数，与金属的性质无关，与温度成正比。它反映了金属的热导率与电导率的相互关系。显然凡是影响金属导电的因素对金属热导率也都有影响。

一般气体材料导热性最差，其次是液体，固体材料最好。在各种固体材料中金属的导热性最好，其导热系数2.3～4.20W/（m·K），绝缘材料只有0.025～0.25W/（m·K），气体材料为0.006～0.4W/（m·K）。