同系温度

同系温度表示材料的热力学温度占其熔点热力学温度的比值(即使用开尔文温标):

T_H = \frac{T (\text{K})}{T_{mp} (\text{K})}

例如,铅在室温(25 °C)时的同系温度约为0.50( T_H = T / T_{mp} =298 K/601 K=0.50)。

同系温度的意义
同系温度对于确定稳态蠕变(依赖扩散的变形)速率很有用。较高的同系温度会导致扩散依赖的变形速率呈指数增加。

此外,在相同的同系温度下,两种熔点不同的材料会表现出相似的扩散依赖变形行为。例如,共晶焊料( T_{mp} ​=456 K)在115 °C时,与铜( T_{mp} ​=1358 K)在881 °C时的机械性能是可比的,因为二者都处于约0.85 T_{mp} ​,尽管它们的绝对温度不同。

在电子领域中,电路通常工作在-55到+125 °C的范围内,共晶锡铅(Sn63)焊料的工作同系温度大约在0.48-0.87 T_{mp} ​。由于其上限温度相对于熔点较高,可以推断焊料作为块体材料的机械强度有限,在应力作用下会发生显著蠕变。事实也与之相符:焊料的抗拉强度、抗剪强度和弹性模量值都相对较低。相反,铜的熔点高得多,因此铜箔的工作同系温度仅约为0.16-0.29 T_{mp} ​,其力学性能受温度的影响很小。

参考

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