Ni／Al层合结构热传导性能的非平衡分子动力学研究

作     者：王鑫 鲁丹 申胜平 

作者机构：机械结构强度与振动国家重点实验室西安交通大学航天航空学院西安710049 沈阳飞机设计研究所沈阳110035 西安交通大学数学与统计学院西安710049 中国航空工业空气动力研究院沈阳110034 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(批准号:10972173 11072184 11021202) 

出 版 物：《中国科学：物理学、力学、天文学》 (Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica)

年 卷 期：2014年第44卷第5期

页      码：506-513页

摘      要：采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni/Al层合结构的热传导性能.首先模拟了温度为300 K下[111]方向Ni/Al层合结构的热传导,通过分析界面处的声子态密度,发现交换热冷浴位置之后,层合结构的热参数基本没有变化,说明热冷浴的位置对结果影响不大.其次讨论了300 K下单层的Ni/Al层合结构的尺寸效应,计算结果表明随着系统尺寸的增大,界面热阻值逐渐减小并趋于平缓,并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应;采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程,结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率,得到了Al和Ni的总热导率,并与实验值进行比较,结果与实验值在同一量级.然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性,并和[111]方向的结果对比,发现界面热阻具有明显的各向异性.最后讨论了双周期层的Ni/Al层合结构的热传导性能,结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大,对应的界面热阻值最大,即对层合结构的热传导性能影响最大;与相同长度的单周期层结构对比,发现双周期层结构的热导率明显要小,因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果.

主 题 词：Ni A1层合结构 非平衡分子动力学 热传导 声子态密度 界面热阻 

学科分类：07[理学] 070203[070203] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/132013-209

馆 藏 号：203161142...