材料的熱性質

Fe-36%Ni合金(因瓦合金,Invar)的線膨脹係數在室溫附近約為1×10⁻⁶ K⁻¹ 而非常小,其原因下列何者正確?

  1. ANi抑制Fe的晶格振動,使德拜溫度大幅升高,因此在室溫下原子幾乎不振動
  2. B居里溫度以下,磁有序造成的體積膨脹隨升溫、磁化減弱而減少,抵消熱膨脹
  3. C升溫時由BCC轉變為堆積更密的FCC的相變態逐漸進行,使體積收縮而抵消膨脹
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正確答案:B. 居里溫度以下,磁有序造成的體積膨脹隨升溫、磁化減弱而減少,抵消熱膨脹

因瓦合金是鐵磁體,有自發磁化時原子間距離增加、體積變大的磁體積效應(自發體積磁致伸縮)表現得很大。溫度升高時磁化減弱,這部分由磁性造成的膨脹隨之減少,幾乎抵消了晶格振動造成的一般熱膨脹。因此在居里溫度以下,線膨脹係數小到約1×10⁻⁶ K⁻¹,用於精密量測儀器與液化天然氣的容器等。超過居里溫度後抵消作用消失,膨脹程度與一般金屬相當。因瓦合金在室溫為FCC單相,原子的振動仍照常隨溫度變得劇烈,也沒有發生抵消膨脹的相變態。

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