常见材料导热系数全.doc

常见材料导热系数
导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。
稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。
非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C），在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度
导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。
通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保
温材料），而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。
导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。 对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等
填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有0.03w/m.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气.
傅力叶方程式：
Q=KA△T/d,
R=A△T/Q       Q: 热量，W K: 导热率，W/mk A：接触面积
d: 热量传递距离 △T：温度差 R: 热阻值
将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。
但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。
实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。
所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。
通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。 此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。
而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。
傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。
总之：
a. 同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。
b. 同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。
c. 对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是性能不够好的。最理想的选择是：导热率高、厚度薄，完美的接触压力保证最好的界面接触。
d、使用什么导热材料给客户，理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据，来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比，还有经验。测试能达到产品要求的理想效果，就是最为合适的材料。
e、不专业的用户，会关注材料的导热率；专业的用户，会关注材料的热阻值。
导热系数
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/mK,此处的K可用°C代替）。
导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。
通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米度以下的材料称为高效保温材料。
导热率（热导率）是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的热学特性的依据，而且是材料在应用时的一个设计依据，在加热器 、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量。结构变化都会明显影响热导率的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。内容。
导热系数单位换算
千卡/米·时·℃ [kcal/(m·h· ℃ )]
卡 / 厘米·秒·℃ [cal/(cm·s· ℃ )]
瓦/米· K[W/(m·K)]
焦耳 / 厘米·秒·℃ [J/(cm·s· ℃ )]
英热单位 / 英尺·时·℉ [Btu/(ft·h· ℉ )]
1
2.78×10 -3
1.16
1.16×10 -2
0.672
360
1
418.7
4.187
242
0.8598
2.39×10 -3
1
10 -2
0.578
85.98
0.239
100
1
57.8
1.49
4.13×10 -3
1.73
1.73×10 -2
1

材料名称
导热系数
W/mK
材料名称
导热系数
W/mK
材料名称
导热系数
W/mK
Si
150
ABS
0.25
空气
0.01～0.04
SiO2
7.6
PA
0.25
水蒸汽
0.023
SIC
490
PC
0.2
水
0.5～0.7
GaAs
46
PMMA
0.14～0.2
硫酸5～25％
0.47～0.5
GaP
77
PP
0.21～0.26
木材(纵向)
0.38
LTCC
2
PP+25％玻纤
0.25
木材(横向)
0.14～0.17
AlN
150
软质PVC
0.14
普通粘土砖
0.7～0.8
Al2O3蓝宝石
45
硬质PVC
0.17
耐火砖
1.06
Kovar
17.3
PS
0.08
水泥沙
0.9～1.28
钻石
2300
LDPE
0.33
瓷砖
1.99
金
317
HDPE
0.5
石棉
0.15～0.37
银
429
橡胶
0.19～0.26
玄武岩
2.18
纯铝
237
PU
0.25
花岗岩
2.6～3.6
纯铜
401
纯硅胶
0.35
石蜡
0.12
纯锌
112
中密度硅胶
0.17
石油
0.14
纯钛
14.63
低密度硅胶
0.12
沥青
0.7
纯锡
64
玻璃
0.5～1.0
纸板
0.06～0.14
纯铅
35
玻璃钢
0.40
铸铁
42～90
纯镍
90
泡沫
0.045
不锈钢
17
钢
36～54
FR4
0.2
铸铝
138～147
黄铜
70～183
环氧树脂
0.2～2.2
Al 6061
160
青铜
32～153
导热硅胶垫
0.8～3
Al 6063
201

Al 7075
130