Prediction of thermal conductivity and electrical resistivity of porous metallic materials

Thermal conductivity and electrical resistivity of porous materials, including 304L stainless steel Rigimesh, 304L stainless steel sintered spherical powders, and OFHC sintered spherical powders at different porosities and temperatures are reported and correlated. It was found that the thermal conductivity and electrical resistivity can be related to the solid material properties and the porosity of the porous matrix regardless of the matrix structure. It was also found that the modified Wiedemann-Franz-Lorenz relationship is valid for the porous materials under consideration. For high conductivity materials, the Lorenz function and the lattice component of conductivity depend on the material and are independent of the porosity. For low conductivity, the lattice component depends on the porosity as well.

RésuméOn rapporte et met en relation la conductivité thermique et la résistivité électrique de matériaux poreux, comprenant l'acier inoxydable 304 L Rigimesh, des poudres sphériques frittées d'acier inoxyable 304 L et des poudres sphériques frittées OFHC pour différentes porosités et températures. On a trouvé que la conductivité thermique et la résistivité électrique peuvent être reliées aux propriétés du matériau solide et à la porosité de la matrice poreuse indépendamment de la structure de la matrice. On a également trouvé que la relation modifiée de Wiedemann-Franz-Lorenz est valable pour les matériaux poreux considérés. Pour des matériaux à haute conductivité la fonction de Lorenz et la composante du réseau de conductivité dépendent du matériau et sont indépendantes de la porosité. Pour une faible conductivité la composante du réseau dépend de la porosité.

ZusammenfassungEs wird über die Wärmeleitfähigkeit und den elektrischen Widerstand poröser Materialien bei verschiedenen Porositäten und Temperaturen berichtet. Rostfreier Rigimesh-Stahl 304 L und OFHC gesinterte Kugelpulver wurden ebenfals untersucht. Es zeigte sich, dass die Wärmeleitfähigkeit und der elektrische Widerstand auf die Eigenschaften des festen Stoffes und die Porosität der porösen Matrix bezogen werden können, unter Vernachlässigung der Matrixstruktur. Ausserdem ergab sich, dass die modifizierte Wiedemann-Franz-Lorenz-Beziehung für die betrachteten Stoffe gültig ist. Für Stoffe mit hoher Leitfähigkeit hängen die Lorenz-Funktion und die Gitterkomponente der Leitfähigkeit nur vom Stoff ab und sind unabhängig von der Porosität. Bei geringer Leitfähigkeit hängt die Gitterkomponente ausserdem von der Porosität ab.

РефератПpeдcтaвлeны знaчeния кoзффициeнтoв тeплoпpoвoднocти и злeктpичecкoгo coпpoтивлeния пopиcтыx мaтepиaлoв, изгoтoвлeнныx из cфepиyecкиx пopoшкoв нepжaвeющeй cтaли 304 Л и cфepичecкиx пopoшкoв OFHC c paзличнoй пopиcтocью и пpи paзличныx тeмпepaтypax. Haйдeнo, чтo кoeффициeнты тeплoпpoвoднocти и злeктpичecкoгo coпpoтивлeнния зaвиcят oт xapaктepиcтик твepдыx мaтepиaлoв и пopиc тocти пopиcтoй мaтpицы и нe зaвиcят oт cтpyктyьы мaтpицы. Haйдeнo тaкжe, чтo мoдифициpoвaннoe cooтнoшeниe Bидeмaннa-Фpaнцa-Дopeнцa cпpaвeдливo для paccмaтpивaeмыx пopиcтыx мaтepиaлoв. Для мaтepиaлoв c выcoким кoэффициeнтoм тeплoпpoвoднocти фyнкция Лopeнцa и тeплoпpoвoднocть, oбycлoвлeннaя кpиcтaлличecкoй peшeткoй, зaвиcят oт мaтepиaлa и нe зaвиcят oт пopиcтocти. Для мaтepнaлoв c низким кoзффициeнтoм тeплoпpoвoднocти тeплoпpoвoднocть, oбycлoвлeннaя кpиcтaлличecкoй peшeткoй, зaвиcит тaкжe и oт пopиcтocти.