Теплопроводность алюминия и меди: Теплопроводность меди и ее сплавов – плюсы и минусы

разъясняем по пунктам. Теплопроводность материалов таблица, СНиП

Содержание

• 1 Немного о теплопроводности
• 2 Что такое теплопроводность и для чего нужна
• 3 Перенос тепла на молекулярном уровне
• 4 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?
• 5 Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов
• 6 Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности
• 7 От чего зависит показатель теплопроводности
• 8 Когда учитывается
• 9 Теплопроводность материалов
• 10 Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов
• 11 Методы измерения
• 12 Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов
• 13 Коэффициенты теплопроводности сплавов
• 14 Коэффициенты теплопередачи сталей
• 15 Факторы, влияющие на физическую величину
  • 15.1 Температура материала
  • 15.2 Фазовые переходы и структура
  • 15.3 Электрическая проводимость
  • 15. 4 Процесс конвекции
• 16 Удельное сопротивление и температурный коэффициент расширения (КТР) металлической проволоки (при 18ºС)
• 17 Удельная теплоемкость цветных сплавов
• 18 Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов
• 19 Сводные таблицы теплоемкостей
• 20 Теплопроводность строительных материалов
  • 20.1 Что такое теплопроводность
  • 20.2 Коэффициент теплопроводности
  • 20.3 Сопротивление теплопередаче
• 21 Необходимость расчетов
  • 21.1 Оценка эффективности термоизоляции
  • 21.2 Тепловые потери
• 22 Методы изучения параметров теплопроводности
• 23 Применение

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

МатериалКоэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

Серебро	428
Медь	394
Алюминий	220
Железо	74
Сталь	45
Свинец	35
Кирпич	0,77

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

• железо;
• мышьяк;
• кислород;
• селен;
• алюминий;
• сурьма;
• фосфор;
• сера.

Медная проволока

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Это интересно: Сталь марки 30 — характеристика заготовок согласно ГОСТ

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Перенос тепла на молекулярном уровне

Когда материя нагревается, увеличивается средняя кинетическая энергия составляющих ее частиц, то есть увеличивается уровень беспорядка, атомы и молекулы начинают более интенсивно и с большей амплитудой колебаться около своих равновесных положений в материале. Перенос тепла, который на макроскопическом уровне можно описать законом Фурье, на молекулярном уровне представляет собой обмен кинетической энергией между частицами (атомами и молекулами) вещества, без переноса последнего.

Это объяснение механизма теплопроводности на молекулярном уровне отличает его от механизма термической конвекции, при котором имеет место перенос тепла за счет переноса вещества. Все твердые тела обладают способностью к теплопроводности, в то время как тепловая конвекция возможна только в жидкостях и газах. Действительно, твердые вещества переносят тепло в основном за счет теплопроводности, а жидкости и газы, если есть температурные градиенты в них, переносят тепло в основном за счет процессов конвекции.

Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

• плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
• стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл	Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С
	— 100	100	300	700
Алюминий	2,45	2,38	2,30	2,26	0,9
Бериллий	4,1	2,3	1,7	1,25	0,9
Ванадий	—	—	0,31	0,34	—
Висмут	0,11	0,08	0,07	0,11	0,15
Вольфрам	2,05	1,90	1,65	1,45	1,2
Гафний	—	—	0,22	0,21	—
Железо	0,94	0,76	0,69	0,55	0,34
Золото	3,3	3,1	3,1	—	—
Индий	—	0,25	—	—	—
Иридий	1,51	1,48	1,43	—	—
Кадмий	0,96	0,92	0,90	0,95	0,44 (400°)
Калий	—	0,99	—	0,42	0,34
Кальций	—	0,98	—	—	—
Кобальт	—	0,69	—	—	—
Литий	—	0,71	0,73	—	—
Магний	1,6	1,5	1,5	1,45	—
Медь	4,05	3,85	3,82	3,76	3,50
Молибден	1,4	1,43	—	—	1,04 (1000°)
Натрий	1,35	1,35	0,85	0,76	0,60
Никель	0,97	0,91	0,83	0,64	0,66
Ниобий	0,49	0,49	0,51	0,56	—
Олово	0,74	0,64	0,60	0,33	—
Палладий	0,69	0,67	0,74	—	—
Платина	0,68	0,69	0,72	0,76	0,84
Рений	—	0,71	—	—	—
Родий	1,54	1,52	1,47	—	—
Ртуть	0,33	0,09	0. 1	0,115	—
Свинец	0,37	0,35	0,335	0,315	0,19
Серебро	4,22	4,18	4,17	3,62	—
Сурьма	0,23	0,18	0,17	0,17	0,21
Таллий	0,41	0,43	0,49	0,25 (400 0)
Тантал	0,54	0,54	—	—	—
Титан	—	—	0,16	0,15	—
Торий	—	0,41	0,39	0,40	0,45
Уран	—	0,24	0,26	0,31	0,40
Хром	—	0,86	0,85	0,80	0,63
Цинк	1,14	1,13	1,09	1,00	0,56
Цирконий	—	0,21	0,20	0,19	—

От чего зависит показатель теплопроводности

 

Рассматривая теплопроводность металлов и сплавов (таблица создана не только для металлов, но и других материалов), следует учитывать, что наиболее важным показателем является коэффициент теплопроводности. Он зависит от нижеприведенных моментов:

1. Типа материала и его химического состава. Теплопроводность железа будет существенно отличаться от соответствующего показателя алюминия, что связано с особенностями кристаллической решетки материалов и их другими свойствами.
2. Коэффициент может изменяться при нагреве или охлаждения металла. При этом изменения могут быть существенными, так как у каждого материала есть своя точка плавления, когда молекулы начинают перестраиваться.

В таблицах для некоторых металлов и сплавов коэффициент теплопроводности указывается уже в жидкой фазе.

Сегодня на практике практически не проводят измерение рассматриваемого показателя. Это связано с тем, что коэффициент теплопроводности при несущественном изменении химического состава остается практически неизменным. Табличные данные применяются при проектировании и выполнении других расчетов.

Когда учитывается

При рассмотрении различных свойств материалов часто уделяется внимание и теплопроводности. Этот показатель важен в нижеприведенных случаях:

1. Когда нужно отвести тепло от объекта. Тепловая энергия может возникать из-за трения. При этом нагрев становится причиной изменения основных свойств металлов и сплавов: прочности и твердости поверхности. Примером назовем конструкцию двигателя внутреннего сгорания. В процессе хода поршня в блоке цилиндров происходит нагрев основных элементов конструкции. Из-за слишком высокого нагрева даже металлы, устойчивые к воздействию высокой температуры, начинают терять прочность и становятся более пластичными. В результате происходит изменение геометрических размеров важных элементов конструкции, и она выходит из строя. Учитывается теплопроводность и при создании режущего инструмента, обшивки самолетов или высокоскоростных поездов.
2. Когда нужно передать тепловую энергию. Центральная система отопления основана на нагреве рабочей среды, которая после подводится к потребителю и происходит передача энергии окружающей среде. Для того чтобы повысить эффективность создаваемой системы трубы, и отопительные радиаторы изготавливаются из металлов, которые способны быстро передавать тепло.
3. Когда нужно изолировать поверхность. Встречается ситуация, когда нужно снизить вероятность нагрева поверхности. Для этого применяются специальные материалы, которые обладают высокими изоляционными качествами. Некоторые металлы и сплавы также обладают отражающими свойствами и не нагреваются, а также не передают тепло. Примером назовем фольгу, которая часто применяется в качестве отражающего экрана. Она также изготавливается из тонкого слоя металла, обладающего низким коэффициентом проводимости.

В заключение отметим, что до развития молекулярно-кинетической теории было принято считать передачу тепловой энергии признаком перетекания гипотетического теплорода. Появление современного оборудования позволило изучить строение материалов и изучить поведение частиц при воздействии высокой температуры. Передача энергии происходит за счет быстрого движения молекул, которые начинают сталкиваться, и приводит в движение другие молекулы, находящиеся в спокойном состоянии.

Теплопроводность материалов

 

Ярко выраженной способностью проводить тепло обладают металлы. Для полимеров свойственна невысокая теплопроводность, а некоторые из них практически не проводят тепло, например, стекловолокно, такие материалы называются теплоизоляторами. Чтобы существовал тот или иной поток тепла через пространство, необходимо наличие некоторой субстанции в этом пространстве, поэтому в открытом космосе (пустое пространство) теплопроводность равна нулю.

Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Если материал является неоднородным, например, железобетон, тогда вводят понятие полезного коэффициента теплопроводности, который измеряется согласно коэффициентам однородных веществ, составляющих этот материал.

В таблице ниже приведены коэффициенты теплопроводности некоторых металлов и сплавов во Вт/(м*К) для температуры 300 К (27 °C):

• сталь 47—58;
• алюминий 237;
• медь 372,1—385,2;
• бронза 116—186;
• цинк 106—140;
• титан 21,9;
• олово 64,0;
• свинец 35,0;
• железо 80,2;
• латунь 81—116;
• золото 308,2;
• серебро 406,1—418,7.

В следующей таблице приведены данные для неметаллических твердых веществ:

• стекловолокно 0,03—0,07;
• стекло 0,6—1,0;
• асбест 0,04;
• дерево 0,13;
• парафин 0,21;
• кирпич 0,80;
• алмаз 2300.

Из рассматриваемых данных видно, что теплопроводность металлов намного превышает таковую для неметаллов. Исключение составляет алмаз, который обладает коэффициентом теплопередачи в пять раз больше, чем медь. Это свойство алмаза связано с сильными ковалентными связями между атомами углерода, которые образуют его кристаллическую решетку. Именно благодаря этому свойству человек чувствует холод при прикосновении к алмазу губами. Свойство алмаза хорошо переносить тепловую энергию используется в микроэлектронике для отвода тепла из микросхем. А также это свойство используется в специальных приборах, позволяющих отличить настоящий алмаз от подделки.

В некоторых индустриальных процессах стараются увеличить способность передачи тепла, чего достигают либо за счет хороших проводников, либо за счет увеличения площади контакта между составляющими конструкции. Примерами таких конструкций являются теплообменники и рассеиватели тепла. В других же случаях, наоборот, стараются уменьшить теплопроводность, чего достигают за счет использования теплоизоляторов, пустот в конструкциях и снижения площади контакта элементов.

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.

Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град).
Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС.
Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Коэффициенты теплопередачи сталей

 

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Удельное сопротивление и температурный коэффициент расширения (КТР) металлической проволоки (при 18ºС)

В таблице указаны значения удельного электрического сопротивления и КТР металлической проволоки, выполненной из различных металлов и сплавов.
Материал проволоки: алюминий, вольфрам, железо, золото, латунь, манганин, медь, никель, константан, нихром, олово, платина, свинец, серебро, цинк.
Как видно из таблицы, нихромовая проволока имеет высокое удельное электрическое сопротивление и успешно применяется в качестве спиралей накаливания нагревательных элементов множества бытовых и промышленных устройств.

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град).
Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС.
Размерность теплоемкости кал/(г·град).
Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Сводные таблицы теплоемкостей

Теплоемкость веществВещество Агрегатное состояние  Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К)

Золото	твердое	129
Свинец	твердое	130
Иридий	твердое	134
Вольфрам	твердое	134
Платина	твердое	134
Ртуть	жидкое	139
Олово	твердое	218
Серебро	твердое	234
Цинк	твердое	380
Латунь	твердое	380
Медь	твердое	385
Константан	твердое	410
Железо	твердое	444
Сталь	твердое	460
Высоколегированная сталь	твердое	480
Чугун	твердое	500
Никель	твердое	500
Алмаз	твердое	502
Флинт (стекло)	твердое	503
Кронглас (стекло)	твердое	670
Кварцевое стекло	твердое	703
Сера ромбическая	твердое	710
Кварц	твердое	750
Гранит	твердое	770
Фарфор	твердое	800
Цемент	твердое	800
Кальцит	твердое	800
Базальт	твердое	820
Песок	твердое	835
Графит	твердое	840
Кирпич	твердое	840
Оконное стекло	твердое	840
Асбест	твердое	840
Кокс (0…100°С)	твердое	840
Известь	твердое	840
Волокно минеральное	твердое	840
Земля (сухая)	твердое	840
Мрамор	твердое	840
Соль поваренная	твердое	880
Слюда	твердое	880
Нефть	жидкое	880
Глина	твердое	900
Соль каменная	твердое	920
Асфальт	твердое	920
Кислород	газообразное	920
Алюминий	твердое	930
Трихлорэтилен	жидкое	930
Абсоцемент	твердое	960
Силикатный кирпич	твердое	1000
Полихлорвинил	твердое	1000
Хлороформ	жидкое	1000
Воздух (сухой)	газообразное	1005
Азот	газообразное	1042
Гипс	твердое	1090
Бетон	твердое	1130
Сахар-песок		1250
Хлопок	твердое	1300
Каменный уголь	твердое	1300
Бумага (сухая)	твердое	1340
Серная кислота (100%)	жидкое	1340
Сухой лед (твердый CO2)	твердое	1380
Полистирол	твердое	1380
Полиуретан	твердое	1380
Резина (твердая)	твердое	1420
Бензол	жидкое	1420
Текстолит	твердое	1470
Солидол	твердое	1470
Целлюлоза	твердое	1500
Кожа	твердое	1510
Бакелит	твердое	1590
Шерсть	твердое	1700
Машинное масло	жидкое	1670
Пробка	твердое	1680
Толуол	твердое	1720
Винилпласт	твердое	1760
Скипидар	жидкое	1800
Бериллий	твердое	1824
Керосин бытовой	жидкое	1880
Пластмасса	твердое	1900
Соляная кислота (17%)	жидкое	1930
Земля (влажная)	твердое	2000
Вода (пар при 100°C)	газообразное	2020
Бензин	жидкое	2050
Вода (лед при 0°C)	твердое	2060
Сгущенное молоко		2061
Деготь каменноугольный	жидкое	2090
Ацетон	жидкое	2160
Сало		2175
Парафин	жидкое	2200
Древесноволокнистая плита	твердое	2300
Этиленгликоль	жидкое	2300
Этанол (спирт)	жидкое	2390
Дерево (дуб)	твердое	2400
Глицерин	жидкое	2430
Метиловый спирт	жидкое	2470
Говядина жирная		2510
Патока		2650
Масло сливочное		2680
Дерево (пихта)	твердое	2700
Свинина, баранина		2845
Печень		3010
Азотная кислота (100%)	жидкое	3100
Яичный белок (куриный)		3140
Сыр		3140
Говядина постная		3220
Мясо птицы		3300
Картофель		3430
Тело человека		3470
Сметана		3550
Литий	твердое	3582
Яблоки		3600
Колбаса		3600
Рыба постная		3600
Апельсины, лимоны		3670
Сусло пивное	жидкое	3927
Вода морская (6% соли)	жидкое	3780
Грибы		3900
Вода морская (3% соли)	жидкое	3930
Вода морская (0,5% соли)	жидкое	4100
Вода	жидкое	4183
Нашатырный спирт	жидкое	4730
Столярный клей	жидкое	4190
Гелий	газообразное	5190
Водород	газообразное	14300

Теплоемкость материалов

Название материала	Название материала	C, ккал/кг*С
ABS	АБС, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола	0,34
POM	Полиоксиметилен	0,35
PMMA	Полиметилметакрилат	0,35
Ionomer	Иономеры	0,55
PA6/6. 6/6.10	Полиамид 6/6.6/6.10	0,4
PA 11	Полиамид 11	0,58
PA 12	Полиамид 12	0,28
PC	Поликарбонат	0,28
PU	Полиуретан	0,45
PBT	Полибутилентерефталат	0,3–0,5
PE	Полиэтилен	0,55
PET	Полиэтилентерефталат	0,3–0,5
PPO	Полифениленоксид	0,4
PI	Карбоксиметилцеллюлоза, полианионовая целлюлоза	0,27
PP	Полипропилен	0,46
PS (GP)	Полистирол	0,28
PSU	Полисульфон	0,31
PCV	Полихлорвинил	0,2
SAN (AS)	Смолы, сополимеры на основе стирола и акрилонитрита	0,32

Теплопроводность строительных материалов

Проектированием энергоэффективных домов должны заниматься специалисты, но в реальной жизни все может быть иначе. Случается так, что владельцы домов по ряду причин вынуждены самостоятельно подбирать материалы для строительства. Им также потребуется рассчитать теплотехнические параметры, на основании которых будут проводиться термоизоляция и утепление. Поэтому нужно иметь хотя бы минимальные представления о строительной теплотехнике и ее основных понятиях, таких как коэффициент теплопроводности, в каких единицах измеряется и как просчитывается. Знание этих «азов» поможет правильно утеплить свой дом и экономно его отапливать.

Что такое теплопроводность

Теплопроводность кирпичной стены: без утеплителя; с утеплителем снаружи; с утеплителем внутри дома;

Если говорить простыми словами, то теплопроводность – это передача тепла от более горячего тела к менее горячему. Если не углубляться в подробности, то все физические материалы и вещества могут передавать тепловую энергию.

Ежедневно, даже на самом примитивном бытовом уровне мы сталкиваемся с теплопроводностью, которая проявляется у каждого материала по-разному и в очень отличающейся степени. Для примера, если мешать кипящую воду металлической ложкой – можно очень скоро получить ожег, так как ложка нагреется почти моментально. Если же использовать деревянную лопатку, то нагреваться она будет очень медленно. Этот пример наглядно показывает разницу теплопроводности у металла и дерева – у металла она в разы выше.

Коэффициент теплопроводности

Для оценки теплопроводности любого материала используется коэффициент теплопроводности (λ), который измеряется в Вт/(м×℃) или Вт/(м×К). Этот коэффициент обозначает количество тепла, которое может провести любой материал, не зависимо от своего размера, за единицу времени на определённое расстояние. Если мы видим, что какой-то материал имеет большое значение коэффициента, то он очень хорошо проводит тепло и его можно использовать в роли обогревателей, радиаторов, конвекторов. К примеру, металлические радиаторы отопления в помещениях работают очень эффективно, отлично передавая нагрев от теплоносителя внутренним воздушным массам в помещении.

Если же говорить о материалах, используемых при строительстве стен, перегородок, крыши, то высокая теплопроводность – явление нежелательное. При высоком коэффициенте здание теряет слишком много тепла, для сохранения которого внутри помещения нужно будет сооружать довольно толстые конструкции. А это влечет за собой дополнительные финансовые затраты.

Коэффициент теплопроводности зависит от температуры. По этой причине в справочной литературе указывается несколько значений коэффициента, которые изменяются при увеличении температур. На проводимость тепла влияют и условия эксплуатации. В первую очередь речь идет о влажности, так как при увеличении процента влаги коэффициент теплопроводности также возрастает. Поэтому проводя такого рода расчеты нужно знать реальные климатические условия, в которых здание будет построено.

Сопротивление теплопередаче

Коэффициент теплопроводности – важная характеристика любого материала. Но эта величина не совсем точно описывает теплопроводные способности конструкции, так как не учитывает особенности ее строения. Поэтому более целесообразно просчитывать сопротивление теплопередачи, которое по своей сути является обратной величиной коэффициента теплопроводности. Но в отличие от последнего при расчете учитывается толщина материала и другие важные особенности конструкции.

При строительстве, как правило, используются многослойные конструкции. Одним из таких слоев является утеплительный материал, который максимально повышает значение термического сопротивления. Каждый слой такой конструкции имеет свое сопротивление и его нужно рассчитывать исходя из коэффициента теплопроводности и толщины материала. Суммировав сопротивления всех слоев, мы получим общее сопротивление всей конструкции.

Важно отметить, что воздушные прослойки, которые находятся в конструкции перегородки и не сообщаются с внешним воздухом, значительно увеличивают общее сопротивление теплопередаче.

Современные тенденции строительства предусматривают использования в качестве утеплителя синтетических материалов, которые обладают отличными характеристиками, удобны и просты в монтаже.

Читайте также:   Как обогреть дом с помощью электричества экономно

Коэффициенты теплопроводности плотности и теплоемкости рассчитаны почти для всех строительных материалов. Ниже приведена таблица с информацией о коэффициентах для всех материалов, которые могут использоваться при строительстве зданий. Даже просто взглянув на эти данные, становится понятно, насколько разная проводимость тепла у строительных материалов и насколько сильно могут отличаться значения коэффициентов. Для упрощения выбора материала покупателем, производители указывают значение коэффициента теплопроводности в паспорте на свой товар.

class=»wp-block-separator is-style-wide»>

Материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м·град)	Теплоемкость, Дж/(кг·град)
ABS (АБС пластик)	1030…1060	0. 13…0.22	1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках	1000…1800	0.29…0.7	840
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) ГОСТ 17622—72	1100…1200	0.21	—
Альфоль	20…40	0.118…0.135	—
Алюминий (ГОСТ 22233-83)	2600	221	840
Асбест волокнистый	470	0.16	1050
Асбестоцемент	1500…1900	1.76	1500
Асбестоцементный лист	1600	0.4	1500
Асбозурит	400…650	0.14…0.19	—
Асбослюда	450…620	0.13…0.15	—
Асботекстолит Г ( ГОСТ 5-78)	1500…1700	—	1670
Асботермит	500	0.116…0.14	—
Асбошифер с высоким содержанием асбеста	1800	0. 17…0.35	—
Асбошифер с 10-50% асбеста	1800	0.64…0.52	—
Асбоцемент войлочный	144	0.078	—
Асфальт	1100…2110	0.7	1700…2100
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84)	2100	1.05	1680
Асфальт в полах	—	0.8	—
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM	1400	0.22	—
Аэрогель (Aspen aerogels)	110…200	0.014…0.021	700

Базальт	2600…3000	3.5	850
Бакелит	1250	0.23	—
Бальза	110…140	0.043…0.052	—
Береза	510…770	0.15	1250
Бетон легкий с природной пемзой	500…1200	0. 15…0.44	—
Бетон на гравии или щебне из природного камня	2400	1.51	840
Бетон на вулканическом шлаке	800…1600	0.2…0.52	840
Бетон на доменных гранулированных шлаках	1200…1800	0.35…0.58	840
Бетон на зольном гравии	1000…1400	0.24…0.47	840
Бетон на каменном щебне	2200…2500	0.9…1.5	—
Бетон на котельном шлаке	1400	0.56	880
Бетон на песке	1800…2500	0.7	710
Бетон на топливных шлаках	1000…1800	0.3…0.7	840
Бетон силикатный плотный	1800	0.81	880
Бетон сплошной	—	1.75	—
Бетон термоизоляционный	500	0.18	—
Битумоперлит	300…400	0. 09…0.12	1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные (ГОСТ 6617-76, ГОСТ 9548-74)	1000…1400	0.17…0.27	1680
Блок газобетонный	400…800	0.15…0.3	—
Блок керамический поризованный	—	0.2	—
Бронза	7500…9300	22…105	400
Бумага	700…1150	0.14	1090…1500
Бут	1800…2000	0.73…0.98	—

Вата минеральная легкая	50	0.045	920
Вата минеральная тяжелая	100…150	0.055	920
Вата стеклянная	155…200	0.03	800
Вата хлопковая	30…100	0.042…0.049	—
Вата хлопчатобумажная	50…80	0.042	1700
Вата шлаковая	200	0. 05	750
Вермикулит (в виде насыпных гранул) ГОСТ 12865-67	100…200	0.064…0.076	840
Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865-67) — засыпка	100…200	0.064…0.074	840
Вермикулитобетон	300…800	0.08…0.21	840
Войлок шерстяной	150…330	0.045…0.052	1700

Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат(пеноблок)	300…1000	0.08…0.21	840
Газо- и пенозолобетон	800…1200	0.17…0.29	840
Гетинакс	1350	0.23	1400
Гипс формованный сухой	1100…1800	0.43	1050
Гипсокартон	500…900	0.12…0.2	950
Гипсоперлитовый раствор	—	0.14	—
Гипсошлак	1000…1300	0. 26…0.36	—
Глина	1600…2900	0.7…0.9	750
Глина огнеупорная	1800	1.04	800
Глиногипс	800…1800	0.25…0.65	—
Глинозем	3100…3900	2.33	700…840
Гнейс (облицовка)	2800	3.5	880
Гравий (наполнитель)	1850	0.4…0.93	850
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка	200…800	0.1…0.18	840
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка	400…800	0.11…0.16	840
Гранит (облицовка)	2600…3000	3.5	880
Грунт 10% воды	—	1.75	—
Грунт 20% воды	1700	2.1	—
Грунт песчаный	—	1.16	900
Грунт сухой	1500	0. 4	850
Грунт утрамбованный	—	1.05	—
Гудрон	950…1030	0.3	—
Доломит плотный сухой	2800	1.7	—
Дуб вдоль волокон (дерево)	700	0.23	2300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)	700	0.1	2300
Дюралюминий	2700…2800	120…170	920

Железо	7870	70…80	450
Железобетон	2500	1.7	840
Железобетон набивной	2400	1.55	840
Зола древесная	780	0.15	750
Золото	19320	318	129
Известняк (облицовка)	1400…2000	0.5…0.93	850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем (ГОСТ 16136-80)	300…400	0. 067…0.11	1680
Изделия вулканитовые	350…400	0.12	—
Изделия диатомитовые	500…600	0.17…0.2	—
Изделия ньювелитовые	160…370	0.11	—
Изделия пенобетонные	400…500	0.19…0.22	—
Изделия перлитофосфогелевые	200…300	0.064…0.076	—
Изделия совелитовые	230…450	0.12…0.14	—
Иней	—	0.47	—
Ипорка (вспененная смола)	15	0.038	—

Каменноугольная пыль	730	0.12	—
Камни многопустотные из легкого бетона	500…1200	0.29…0.6	—
Камни полнотелые из легкого бетона DIN 18152	500…2000	0.32…0.99	—
Камни полнотелые из природного туфа или вспученной глины	500…2000	0. 29…0.99	—
Камень строительный	2200	1.4	920
Карболит черный	1100	0.23	1900
Картон асбестовый изолирующий	720…900	0.11…0.21	—
Картон гофрированный	700	0.06…0.07	1150
Картон облицовочный	1000	0.18	2300
Картон парафинированный	—	0.075	—
Картон плотный	600…900	0.1…0.23	1200
Картон пробковый	145	0.042	—
Картон строительный многослойный (ГОСТ 4408-75)	650	0.13	2390
Картон термоизоляционный (ГОСТ 20376-74)	500	0.04…0.06	—
Каучук вспененный	82	0.033	—
Каучук вулканизированный твердый серый	—	0. 23	—
Каучук вулканизированный мягкий серый	920	0.184	—
Каучук натуральный	910	0.18	1400
Каучук твердый	—	0.16	—
Каучук фторированный	180	0.055…0.06	—
Кедр красный	500…570	0.095	—
Кембрик лакированный	—	0.16	—
Керамзит	800…1000	0.16…0.2	750
Керамзитовый горох	900…1500	0.17…0.32	750
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией	800…1200	0.23…0.41	840
Керамзитобетон легкий	500…1200	0.18…0.46	—
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон	500…1800	0.14…0.66	840
Керамзитобетон на перлитовом песке	800…1000	0. 22…0.28	840
Керамика	1700…2300	1.5	—
Керамика теплая	—	0.12	—
Кирпич доменный (огнеупорный)	1000…2000	0.5…0.8	—
Кирпич диатомовый	500	0.8	—
Кирпич изоляционный	—	0.14	—
Кирпич карборундовый	1000…1300	11…18	700
Кирпич красный плотный	1700…2100	0.67	840…880
Кирпич красный пористый	1500	0.44	—
Кирпич клинкерный	1800…2000	0.8…1.6	—
Кирпич кремнеземный	—	0.15	—
Кирпич облицовочный	1800	0.93	880
Кирпич пустотелый	—	0.44	—
Кирпич силикатный	1000…2200	0. 5…1.3	750…840
Кирпич силикатный с тех. пустотами	—	0.7	—
Кирпич силикатный щелевой	—	0.4	—
Кирпич сплошной	—	0.67	—
Кирпич строительный	800…1500	0.23…0.3	800
Кирпич трепельный	700…1300	0.27	710
Кирпич шлаковый	1100…1400	0.58	—
Кладка бутовая из камней средней плотности	2000	1.35	880
Кладка газосиликатная	630…820	0.26…0.34	880
Кладка из газосиликатных теплоизоляционных плит	540	0.24	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-перлитовом растворе	1600	0.47	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе	1800	0. 56	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе	1700	0.52	880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1000…1400	0.35…0.47	880
Кладка из малоразмерного кирпича	1730	0.8	880
Кладка из пустотелых стеновых блоков	1220…1460	0.5…0.65	880
Кладка из силикатного 11-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1500	0.64	880
Кладка из силикатного 14-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1400	0.52	880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе	1800	0.7	880
Кладка из трепельного кирпича (ГОСТ 648-73) на цементно-песчаном растворе	1000…1200	0. 29…0.35	880
Кладка из ячеистого кирпича	1300	0.5	880
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе	1500	0.52	880
Кладка «Поротон»	800	0.31	900
Клен (дерево)	620…750	0.19	—
Кожа	800…1000	0.14…0.16	—
Композиты технические	—	0.3…2	—
Краска масляная (эмаль)	1030…2045	0.18…0.4	650…2000
Кремний	2000…2330	148	714
Кремнийорганический полимер КМ-9	1160	0.2	1150

Латунь	8100…8850	70…120	400
Лед -60°С	924	2.91	1700
Лед -20°С	920	2. 44	1950
Лед 0°С	917	2.21	2150
Линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632-79)	1600…1800	0.33…0.38	1470
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251-77)	1400…1800	0.23…0.35	1470
Липа, (15% влажности)	320…650	0.15	—
Лиственница (дерево)	670	0.13	—
Листы асбестоцементные плоские (ГОСТ 18124-75)	1600…1800	0.23…0.35	840
Листы вермикулитовые	—	0.1	—
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) ГОСТ 6266	800	0.15	840
Листы пробковые легкие	220	0.035	—
Листы пробковые тяжелые	260	0.05	—

Магнезия в форме сегментов для изоляции труб	220…300	0. 073…0.084	—
Мастика асфальтовая	2000	0.7	—
Маты, холсты базальтовые	25…80	0.03…0.04	—
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные (ТУ 21-23-72-75)	150	0.061	840
Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем	50…125	0.048…0.056	840
(ГОСТ 9573-82)
МБОР-5, МБОР-5Ф, МБОР-С-5, МБОР-С2-5, МБОР-Б-5 (ТУ 5769-003-48588528-00)	100…150	0.038	—
Мел	1800…2800	0.8…2.2	800…880
Медь (ГОСТ 859-78)	8500	407	420
Миканит	2000…2200	0.21…0.41	250
Мипора	16…20	0.041	1420
Морозин	100…400	0. 048…0.084	—
Мрамор (облицовка)	2800	2.9	880

Накипь котельная (богатая известью, при 100°С)	1000…2500	0.15…2.3	—
Накипь котельная (богатая силикатом, при 100°С)	300…1200	0.08…0.23	—
Настил палубный	630	0.21	1100
Найлон	—	0.53	—
Нейлон	1300	0.17…0.24	1600
Неопрен	—	0.21	1700
Опилки древесные	200…400	0.07…0.093	—
Пакля	150	0.05	2300
Панели стеновые из гипса DIN 1863	600…900	0.29…0.41	—
Парафин	870…920	0.27	—
Паркет дубовый	1800	0. 42	1100
Паркет штучный	1150	0.23	880
Паркет щитовой	700	0.17	880
Пемза	400…700	0.11…0.16	—
Пемзобетон	800…1600	0.19…0.52	840
Пенобетон	300…1250	0.12…0.35	840
Пеногипс	300…600	0.1…0.15	—
Пенозолобетон	800…1200	0.17…0.29	—
Пенопласт ПС-1	100	0.037	—
Пенопласт ПС-4	70	0.04	—
Пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1 (ТУ 6-05-1158-78)	65…125	0.031…0.052	1260
Пенопласт резопен ФРП-1	65…110	0.041…0.043	—
Пенополистирол (ГОСТ 15588-70)	40	0.038	1340
Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)	100…150	0. 041…0.05	1340
Пенополистирол «Пеноплекс»	35…43	0.028…0.03	1600
Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75)	40…80	0.029…0.041	1470
Пенополиуретановые листы	150	0.035…0.04	—
Пенополиэтилен	—	0.035…0.05	—
Пенополиуретановые панели (PIR) ПИР	—	0.025	—
Пеносиликальцит	400…1200	0.122…0.32	—
Пеностекло легкое	100..200	0.045…0.07	—
Пеностекло или газо-стекло (ТУ 21-БССР-86-73)	200…400	0.07…0.11	840
Пенофол	44…74	0.037…0.039	—
Пергамент	—	0.071	—
Пергамин (ГОСТ 2697-83)	600	0.17	1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки	1100…1300	0. 7	850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой	1550	1.2	860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное	2400	1.55	840
Перлит	200	0.05	—
Перлит вспученный	100	0.06	—
Перлитобетон	600…1200	0.12…0.29	840
Перлитопласт-бетон (ТУ 480-1-145-74)	100…200	0.035…0.041	1050
Перлитофосфогелевые изделия (ГОСТ 21500-76)	200…300	0.064…0.076	1050
Песок 0% влажности	1500	0.33	800
Песок 10% влажности	—	0.97	—
Песок 20% влажности	—	1.33	—
Песок для строительных работ (ГОСТ 8736-77)	1600	0.35	840
Песок речной мелкий	1500	0. 3…0.35	700…840
Песок речной мелкий (влажный)	1650	1.13	2090
Песчаник обожженный	1900…2700	1.5	—
Пихта	450…550	0.1…0.26	2700
Плита бумажная прессованая	600	0.07	—
Плита пробковая	80…500	0.043…0.055	1850
Плитка облицовочная, кафельная	2000	1.05	—
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2	—	0.04	—
Плиты алебастровые	—	0.47	750
Плиты из гипса ГОСТ 6428	1000…1200	0.23…0.35	840
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74, ГОСТ 10632-77)	200…1000	0.06…0.15	2300
Плиты из керзмзито-бетона	400…600	0.23	—
Плиты из полистирол-бетона ГОСТ Р 51263-99	200…300	0. 082	—
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916-75)	40…100	0.038…0.047	1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78)	50	0.056	840
Плиты из ячеистого бетона ГОСТ 5742-76	350…400	0.093…0.104	—
Плиты камышитовые	200…300	0.06…0.07	2300
Плиты кремнезистые		0.07	—
Плиты льнокостричные изоляционные	250	0.054	2300
Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 ГОСТ 10140-80	150…200	0.058	—
Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 ГОСТ 9573-96	225	0.054	—
Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» (Финляндия)	170…230	0. 042…0.044	—
Плиты минераловатные повышенной жесткости ГОСТ 22950-95	200	0.052	840
Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем	200	0.064	840
(ТУ 21-РСФСР-3-72-76)
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем	125…200	0.056…0.07	840
Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих	—	0.048…0.091	—
Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом	50…350	0.048…0.091	840
и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)
Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол ГОСТ 20916-87	80…100	0.045	—
Плиты пенополистирольные ГОСТ 15588-86 безпрессовые	30…35	0. 038	—
Плиты пенополистирольные (экструзионные) ТУ 2244-001-47547616-00	32	0.029	—
Плиты перлито-битумные ГОСТ 16136-80	300	0.087	—
Плиты перлито-волокнистые	150	0.05	—
Плиты перлито-фосфогелевые ГОСТ 21500-76	250	0.076	—
Плиты перлито-1 Пластбетонные ТУ 480-1-145-74	150	0.044	—
Плиты перлитоцементные	—	0.08	—
Плиты строительный из пористого бетона	500…800	0.22…0.29	—
Плиты термобитумные теплоизоляционные	200…300	0.065…0.075	—
Плиты торфяные теплоизоляционные (ГОСТ 4861-74)	200…300	0.052…0.064	2300
Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе	300…800	0. 07…0.16	2300
Покрытие ковровое	630	0.2	1100
Покрытие синтетическое (ПВХ)	1500	0.23	—
Пол гипсовый бесшовный	750	0.22	800
Поливинилхлорид (ПВХ)	1400…1600	0.15…0.2	—
Поликарбонат (дифлон)	1200	0.16	1100
Полипропилен (ГОСТ 26996 – 86)	900…910	0.16…0.22	1930
Полистирол УПП1, ППС	1025	0.09…0.14	900
Полистиролбетон (ГОСТ 51263)	200…600	0.065…0.145	1060
Полистиролбетон модифицированный на	200…500	0.057…0.113	1060
активированном пластифицированном шлакопортландцементе
Полистиролбетон модифицированный на	200…500	0.052…0.105	1060
композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе	250…300	0. 075…0.085	1060
Полистиролбетон модифицированный на	200…500	0.062…0.121	1060
шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах
Полиуретан	1200	0.32	—
Полихлорвинил	1290…1650	0.15	1130…1200
Полиэтилен высокой плотности	955	0.35…0.48	1900…2300
Полиэтилен низкой плотности	920	0.25…0.34	1700
Поролон	34	0.04	—
Портландцемент (раствор)	—	0.47	—
Прессшпан	—	0.26…0.22	—
Пробка гранулированная	45	0.038	1800
Пробка минеральная на битумной основе	270…350	0.28	—
Пробка техническая	50	0. 037	1800

Ракушечник	1000…1800	0.27…0.63	—
Раствор гипсовый затирочный	1200	0.5	900
Раствор гипсоперлитовый	600	0.14	840
Раствор гипсоперлитовый поризованный	400…500	0.09…0.12	840
Раствор известковый	1650	0.85	920
Раствор известково-песчаный	1400…1600	0.78	840
Раствор легкий LM21, LM36	700…1000	0.21…0.36	—
Раствор сложный (песок, известь, цемент)	1700	0.52	840
Раствор цементный, цементная стяжка	2000	1.4	—
Раствор цементно-песчаный	1800…2000	0.6…1.2	840
Раствор цементно-перлитовый	800…1000	0. 16…0.21	840
Раствор цементно-шлаковый	1200…1400	0.35…0.41	840
Резина мягкая	—	0.13…0.16	1380
Резина твердая обыкновенная	900…1200	0.16…0.23	1350…1400
Резина пористая	160…580	0.05…0.17	2050
Рубероид (ГОСТ 10923-82)	600	0.17	1680
Руда железная	—	2.9	—

Сажа ламповая	170	0.07…0.12	—
Сера ромбическая	2085	0.28	762
Серебро	10500	429	235
Сланец глинистый вспученный	400	0.16	—
Сланец	2600…3300	0.7…4.8	—
Слюда вспученная	100	0.07	—
Слюда поперек слоев	2600…3200	0. 46…0.58	880
Слюда вдоль слоев	2700…3200	3.4	880
Смола эпоксидная	1260…1390	0.13…0.2	1100
Снег свежевыпавший	120…200	0.1…0.15	2090
Снег лежалый при 0°С	400…560	0.5	2100
Сосна и ель вдоль волокон (дерево)	500	0.18	2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)	500	0.09	2300
Сосна смолистая 15% влажности (дерево)	600…750	0.15…0.23	2700
Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81)	7850	58	482
Стекло оконное (ГОСТ 111-78)	2500	0.76	840
Стекловата	155…200	0.03	800
Стекловолокно	1700…2000	0.04	840
Стеклопластик	1800	0. 23	800
Стеклотекстолит	1600…1900	0.3…0.37	—
Стружка деревянная прессованая	800	0.12…0.15	1080
Стяжка ангидритовая	2100	1.2	—
Стяжка из литого асфальта	2300	0.9	—

Текстолит	1300…1400	0.23…0.34	1470…1510
Термозит	300…500	0.085…0.13	—
Тефлон	2120	0.26	—
Ткань льняная	—	0.088	—
Толь (ГОСТ 10999-76)	600	0.17	1680
Тополь (дерево)	350…500	0.17	—
Торфоплиты	275…350	0.1…0.12	2100
Туф (облицовка)	1000…2000	0.21…0.76	750…880
Туфобетон	1200…1800	0. 29…0.64	840
Уголь древесный кусковой (при 80°С)	190	0.074	—
Уголь каменный газовый	1420	3.6	—
Уголь каменный обыкновенный	1200…1350	0.24…0.27	—
Фарфор	2300…2500	0.25…1.6	750…950
Фанера клееная (ГОСТ 3916-69)	600	0.12…0.18	2300…2500
Фибра красная	1290	0.46	—
Фибролит (серый)	1100	0.22	1670
Целлофан	—	0.1	—
Целлулоид	1400	0.21	—
Цементные плиты	—	1.92	—
Черепица бетонная	2100	1.1	—
Черепица глиняная	1900	0.85	—
Черепица из ПВХ асбеста	2000	0. 85	—
Чугун

Шевелин	140…190	0.056…0.07	—
Шелк	100	0.038…0.05	—
Шлак гранулированный	500	0.15	750
Шлак доменный гранулированный	600…800	0.13…0.17	—
Шлак котельный	1000	0.29	700…750
Шлакобетон	1120…1500	0.6…0.7	800
Шлакопемзобетон (термозитобетон)	1000…1800	0.23…0.52	840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон	800…1600	0.17…0.47	840
Штукатурка гипсовая	800	0.3	840
Штукатурка известковая	1600	0.7	950
Штукатурка из синтетической смолы	1100	0.7	—
Штукатурка известковая с каменной пылью	1700	0. 87	920
Штукатурка из полистирольного раствора	300	0.1	1200
Штукатурка перлитовая	350…800	0.13…0.9	1130
Штукатурка сухая	—	0.21	—
Штукатурка утепляющая	500	0.2	—
Штукатурка фасадная с полимерными добавками	1800	1	880
Штукатурка цементная	—	0.9	—
Штукатурка цементно-песчаная	1800	1.2	—
Шунгизитобетон	1000…1400	0.27…0.49	840
Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832-83) — засыпка	200…600	0.064…0.11	840
Щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578-76), шлаковой пемзы (ГОСТ 9760-75)	400…800	0.12…0.18	840
и аглопорита (ГОСТ 11991-83) — засыпка
Эбонит	1200	0. 16…0.17	1430
Эбонит вспученный	640	0.032	—
Эковата	35…60	0.032…0.041	2300
Энсонит (прессованный картон)	400…500	0.1…0.11	—
Эмаль (кремнийорганическая)	—	0.16…0.27	—

Таблица теплопроводности теплоемкости и плотности материалов

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Для определения тепловых потерь через любую конструкцию нужно знать сопротивление, которое вычисляется с помощью разницы температур и количества теряемого тепла, уходящего с одного квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее термическое сопротивление, а также знаем для каких климатических условий производится расчет, то можем точно определить тепловые потери. Есть хороший калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить денег на отопление, примерно конечно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.
Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

Методы изучения параметров теплопроводности

При проведении изучения параметров теплопроводности надо помнить о том, что характеристики конкретного металла или его сплавов от метода его выработки. Например, параметры металла полученного с помощью литья могут существенно отличаться от характеристик материала изготовленного по методам порошковой металлургии. Свойства сырого металла коренным образом отличаются от того, который прошел через термическую обработку.

Термическая нестабильность, то есть преобразование отдельных свойств металла после воздействия высоких температур является общим для практически всех материалов. Как пример можно привести то, что металлы после длительного воздействия разных температур способны достичь разных уровней рекристаллизации, а это отражается на параметрах теплопроводности.

Структура стали после термической обработки

Можно сказать следующее – при проведении исследований параметров теплопроводности необходимо использовать образцы металлов и их сплавов в стандартном и определенном технологическом состоянии, например, после термической обработки.

Например, существуют требования по измельчению металла для проведения его исследований с применением способов термического анализа. Действительно, такое требование существует при проведении ряда исследований. Бывает и такое требование – как изготовление специальных пластин и многие другие.

Нетермостабильность металлов ставит ряд ограничений использование теплофизических способов исследования. Дело в том, что этот способ проведения исследований требует нагревать образцы не менее двух раз, в определенном температурном интервале.

Один из методов называют релакционно-динамическим. Он предназначен для выполнения массовых измерений теплоемкости у металлов. В этом методе фиксируется переходная кривая температуры образца между его двумя стационарными состояниями. Этот процесс является следствием скачка тепловой мощности вводимой в испытуемый образец.

Такой метод можно назвать относительным. В нем используются испытуемый и сравнительный образцы. Главное заключается в том, что бы у образцов была одинаковая излучающая поверхность. При проведении исследований температура, воздействующая на образцы должна изменяться ступенчато, при этом по достижении заданных параметров необходимо выдержать определенное количество времени. Направление изменения температуры и ее шаг должен быть подобран таким образом, что бы образец, предназначенный для испытаний, прогревался равномерно.

В эти моменты тепловые потоки сравняются и отношение теплопередачи будет определяться как разность скоростей колебаний температуры. Иногда в процессе этих исследований источник косвенного подогрева исследуемого и сравнительного образца. На один из образцов могут быть созданы дополнительные тепловые нагрузки в сравнении со вторым образцом.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

• кухонная посуда с различными свойствами;
• оборудование для пайки труб;
• утюги;
• подшипники качения и скольжения;
• сантехническое оборудование для подогрева воды;
• приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Источники

• https://tpspribor.ru/vidy-metalla/teploprovodnost-medi-dve-storony-odnoy-medali.html
• https://obrabotkametalla.info/stal/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali
• https://tpspribor. ru/vidy-metalla/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali-splavov.html
• http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/teploprovodnost-metallov-teploemkost-i-plotnost-splavov
• http://cp-h.ru/spravochnaya-informatsiya-o-holodiljnoy-tehnike/udeljnaya-teploemkostj.html
• https://svoydom.info/%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B2-%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B0/
• https://instanko.ru/drugoe/teploprovodnost-metallov.html
• https://prompriem.ru/metally/teploprovodnost.html

[свернуть]

Алюминий проводит электрический ток или нет

Иные свойства

Сегодня алюминия производится практически в 2 раза больше, чем меди. А в сравнении со всеми добываемыми металлами, он уступает только стали. Это подтверждает, что с каждым годом электротехническая отрасль наращивает обороты его использования. Объясняется это целым рядом причин, которые мы рассмотрим далее.

Электрические показатели алюминия

Согласно «Международному стандарту по отожженной меди» (IACS), последней присвоен показатель в 100% проводимости. В соответствии с вышеперечисленной информацией, алюминий проводит электричество лишь со значением в 61% в эквиваленте общепринятому стандарту.

Таким образом, равное процентное соотношение будет достигнуто только при больших поперечных сечениях. В виду того, что медь существенно тяжелее алюминия, такой «увеличенный» в массе проводник всё равно окажется легче медного.

Сравнительная плотность алюминия и меди Источник aluminium-guide.com

Этот факт доказан путём сложных математических расчётов, результат которых показывает, что 1 кг. алюминия обеспечивает равную скорость проводимости, что 2 кг. меди. Потому, если этого не требуют определённые технические условия к размеру проводников, медь заменяется алюминием.

Полезно! Если для использования в домашней проводке вес электрического провода особой роли не имеет, то в применении на ВЛЭ (воздушных линиях электропередач) масса токоведущих жил сказывается значительно. Поэтому берётся тот, который легче, то есть алюминиевый.

Показатель прочности

При условии одинакового сечения медные жилы прочнее алюминиевых. Хотя, этот показатель легко увеличить за счёт легирования или термомеханической обработки, либо увеличить сечение.

Таблица отображает, что алюминий в 2 раза слабее на разрыв Источник aluminium-guide.com

Значения, приведённые в таблице, показывают, что алюминий проводит ток, но уступает меди в показателе «на разрыв». Тем не менее, он способен выдерживать собственный вес и не так перегружает опоры ВЛЭ, как медный.

Помимо этого, прессование алюминия подразумевает получение поперечных сечений сложных форм, чего нельзя получить из стали. Исходя из таких объективных причин новые элементы могут быть сконструированы так, что они окажутся наиболее эффективными в сравнении с допустимыми аналогами из других материалов.

Физические свойства алюминия зависят от его чистоты

Основные свойства Алюминий — химический элемент третей группы периодической системы Д. И. Менделеева. Таблица физических свойств алюминия
Температура плавления Тпл, °С	660
Температура кипения Ткип, °С	2 327
Скрытая теплота плавления, Дж/г	393,6
Теплопроводность l , Вт/м •град (при 20° С)	228
Теплоемкость Ср, Дж/(г · град) (при 0–100°С)	0,88
Коэффициент линейного расширения α × 10-6, 1/°С (пр°С)	24,3
Удельное электросопротивление ρ × 10-8, Ом× м (при 20°С)	2,7
Предел прочности σ в, МПа	40–60
Относительное удлинение δ , %	40–50
Твердость по Бринеллю НВ	25
Модуль нормальной упругости E , ГПа	70

Плотность алюминия

Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты:
Плотность алюминия при 20°С

Степень чистоты, %	99,25	99,40	99,75	99. 97	99,996	99.9998
Плотность при 20°С, г/см3	2,727	2,706	2,703	2,6996	2,6989	2,69808

Плотность расплавленного алюминия при 1000°С

Степень чистоты, %	99,25	99.40	99.75
Плотность, г/см3	2,311	2,291	2,289

Температура плавления и кипения.

В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает:
Зависимисть температуры плавления алюминия от чистоты

Степень чистоты, %	99,2	99,5	99,6	99,97	99,996
Температура плавления, °С	657	658	659,7	659,8	660,24

Теплопроводность алюминия

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты. Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электро­литически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К).

Электропроводность алюминия

Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электро­проводности меди. На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni. Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии для электротехнической промышленности сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %.

Влияние примесей на электропроводность алюминия

Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия:
Влияние Fe : Si на электропроводность алюминия

Fe : Si	1,07	1,44	2,00	2,68	3,56
Удельное электросопротивление алюминия, ×10-2 мкОм·мм:
нагартованного	2,812	2,816	2,822	2,829	2,838
отожженного	2,769	2,771	2,778	2,783	2,788

Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)].

Отражательная способность

С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света.



www.metmk.com.ua

Преимущества и недостатки алюминиевой проводки

Повальное применение алюминиевой проводки практиковалось в зданиях старой постройки. Основный критерий в те времена был – лёгкая доступность и низкая себестоимость металла. Вероятности недостатка сечения кабеля в те времена не рассматривались из-за отсутствие электрической бытовой техники в квартирах среднестатистических граждан.

Разновидности СИП-кабеля для подключения коттеджа Источник yandex.net

Положительные факторы

Небольшая масса алюминиевого провода делает его популярным при монтаже высоковольтных линий электропередач. Это условие уже озвучивалось ранее, поэтому рассмотрим ещё ряд иных аспектов:

• Сравнительно низкая цена металла и изделий из него. Этот фактор играет роль при прокладывании длинных линий. Например, для полной электрификации загородного дома может понадобиться более 1 000 м. провода.
• Стойкость к химическим окислениям. Это условие актуально с учетом того, что жилы скрыты пластмассовой изоляцией.
• Стойкость участков, не имеющих изоляции. Как упоминалось ранее, на поверхности алюминия образуется защитная плёнка, которая не допускает возникновения окислительных процессов.

Высковольтная линия с напряжением 35кВ Источник cdn.pixabay.com

Получение

Современный метод получения был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.

Для производства 1 т алюминия чернового требуется 1,920 т глинозёма, 0,065 т криолита, 0,035 т фторида алюминия, 0,600 т анодной массы и 17 тыс. кВт·ч электроэнергии постоянного тока.

Медь и алюминий

Необходимость замены участка электропроводки может возникнуть при разных обстоятельствах (при повреждении, прокладке дополнительной ветви, иных причинах). В этой ситуации соединяется «медь с медью» или «медь с алюминием». Контакты из разных металлов требуют особого внимания, а причина кроется в следующем:

• Отличаются разным удельным сопротивлением. Даже прочно закрученный контакт со временем ослабнет из-за склонности алюминия к тепловому расширению.
• Медь также имеет оксидную защитную плёнку. Однако от алюминиевой она отличается разным сопротивлением, в результате чего это отражается в повышении температуры контакта.

Безопасный контакт меди и алюминия Источник мособлжилсервис.рф

Важно! Находящиеся под нагрузкой соединения способны стать источником появления искр, что негативно сказывается на пропускной способности жилы и может стать причиной возникновения пожара.

Способы соединения алюминиевого и медного провода Источник uk-parkovaya.ru
Соединение медного и алюминиевого провода допустимо. Однако для этого необходимо придерживаться следующих способов:

• Предварительно залудить медь паяльником и припоем.
• Обработать контакт специальной антиокислительной смазкой.
• Использовать специальные металлические приспособления (переходники): «Орешек»; Выполнено из 3 параллельных пластин, в которым между крайними закладывается токоносящая жила; Клеммные самозажимные или винтовые колодки; Опрессовка; Болтовое соединение; Пружинные клеммы.

Соединение СИП и алюминиевого кабеля Источник www.volt-m.ru

Технология производства

Технология производства и термическая обработка могут оказывать существенное влияние на коррозионные свойства спла­вов. Сплавы АД, АД1, АМц, АМг2 и АМгЗ мало чувствительны к методам производства. Коррозионная стойкость сплавов АМг5, АМгб во многом зависит от методов производства. У этих сплавов при длительном нагреве на 60—70° С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.

Сплавы Д1, Д18, Д16 и типа В95 имеют пониженную корро­зионную стойкость. Подобные сплавы применяют с соответствую­щей защитой от коррозии. Сплавы типа авиаль обладают высокой коррозионной стойкостью в воде высокой чистоты с до­бавлением углекислого газа при температурах до 100° С.

При изучении влияния облучения на некоторые характеристики алюминия установлено, что после облучения интегральным пото­ком 1,1 х 1019 нейтрон/см2 при 80° С критическое напряжение сдвига увеличивается в 5 раз. При этом электросопротив­ление алюминия повышается на 30%. Влияние облучения на электрическое и критическое сопротивления сдвигу снимается при температуре около 60° С.

Из разработанных свариваемых, термически обрабатываемых, самозакаливающихся при сварке сплавов, наиболее характерны сплавы системы Аl—Zn—Mg. Однако, обладая удовлетвори­тельными прочностными свойствами, они склонны к коррозии под напряжением и замедленному разрушению. Такая склонность вызвана переходом от зонной к фазовой стадии старения даже при комнатных температурах эксплуатации сварных соединений. Поэтому сплавы системы Аl—Zn-Mg можно применять в усло­виях низких температур, исключающих переход к фазовому ста­рению при низком уровне сварочных напряжений. Содержание цинка и магния должно быть при этом минимальным.

Примеры использования алюминия и его сплавов при производстве различных видов транспорта

Современные отрасли транспортостроения невозможно представить без материалов, созданных на основе Al, которые сочетают достаточно высокую прочность, пластичность, малую плотность и хорошую устойчивость ко многим видам коррозии.

Самолетостроение

В РФ при создании авиационной техники широко используют тремоупрочняемые высокопрочные марки, содержащие, помимо AL, цинк, магний, медь. Марки повышенной прочности и среднепрочные, не имеющие в своем составе цинка, используются для изготовления киля, крыла, фюзеляжа. Для гидросамолетов востребованы магнийсодержащие марки АМг5, АМг6 с хорошей свариваемостью и марки В92, 1915, 1420.

Создание объектов космической техники

В этой области используют сплавы на основе алюминия, обладающие хорошей устойчивостью к низким температурам. Из марки 2219, способной работать при криогенных температурных условиях в контакте с жидким кислородом, гелием, водородом, изготавливались листы, применяемые при создании космических «Шаттлов». Из алюминиево-литиевой марки 2090 изготавливают емкости для жидкого водорода.

Судостроение

Алюминиевая промышленность изготавливает полуфабрикаты из алюминия и его сплавов для использования в судостроении. Из них производят судовое оборудование, корпуса судов, коммуникационные системы, надстройки для палубы. Применение этих материалов вместо стали уменьшает массу судна, улучшает его маневренность и максимально допустимую скорость. Чаще всего в этой отрасли востребованы магний- и марганецсодержащие марки.

Железнодорожный транспорт

Подвижной состав, эксплуатируемый на железной дороге, изготавливается только из прочных, износостойких, коррозионностойких, долговечных материалов. Такие свойства имеют алюминий и сплавы на его основе. Из них изготавливают емкости для перевозки сырой нефти, темных и светлых нефтепродуктов, масел.

Автомобильный транспорт

Сочетание небольшой плотности, прочности, декоративных характеристик и коррозионной устойчивости позволяет успешно использовать алюминиевые марки в автомобилестроении. Их применение расширяет ассортимент перевозимых товаров, среди которых могут быть жидкости и газы высоких классов опасности.

Токсичность

Отличается незначительным токсическим действием, но многие растворимые в воде неорганические соединения алюминия сохраняются в растворённом состоянии длительное время и могут оказывать вредное воздействие на человека и теплокровных животных через питьевую воду. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др. Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела): ацетат алюминия — 0,2-0,4; гидроксид алюминия — 3,7-7,3; алюминиевые квасцы — 2,9. В первую очередь действует на нервную систему (накапливается в нервной ткани, приводя к тяжёлым расстройствам функции ЦНС). Однако свойство нейротоксичности алюминия стали изучать с середины 1960-х годов, так как накоплению металла в организме человека препятствует механизм его выведения. В обычных условиях с мочой может выделяться до 15 мг элемента в сутки. Соответственно, наибольший негативный эффект наблюдается у людей с нарушенной выделительной функцией почек.

Норматив содержания алюминия в воде хозяйственно-питьевого использования сотавляет 0,2 мг/л. При этом данная ПДК может быть увеличена до 0,5 мг/л главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения.

Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.



Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.

(044)490-04-88


Таблица из «Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. » отв. ред. Ф. И. Квасов, И. Н. Фриляндер.

Сплав и его состояние	Вид полуфабриката	E	σ0,2	σв	δ	ψ	τcp	HB	σ-1
		(кгс/мм2)			%		(кгс/мм2)
¹ знакопеременный изгиб на базе 5×108 циклов, остальные — на базе 2×107 циклов
Алюминиевые сплавы низкой и средней прочности
АДМ	Прессованные и катанные	7100	3	8	35	80	5,5	25	3,5¹
АД1Н	То же	7100	15	10	6	60	7,0	32	5,5¹
АМцМ	Катанные	7100	5	13	23	70	8,0	30	5¹
АМцП	»	7100	13	18	10	55	10	40	6,5¹
АМцН	»	7100	18	22	5	50	11	55	7¹
АМг1М	Прессованные и катанные	6900	5,0	12	28	–	10	30	7¹
АМг1Н	Катанные	7000	19	21	5	–	12	55	9,5¹
АМг2М	»	7000	9	19	23	30	12,5	45	11¹
АМг2Н2	»	7000	21	25	8	–	14	68	12,5¹
АМг2Н	»	7100	23	28	5	–	16,5	77	14¹
АМг3М	»	7000	12	23,5	22	–	15,5	58	11,5
АМг3Н2	»	7000	≥23	27	8	–	16	75	13¹
АМг4М	»	6900	14	27	23	–	16	–	13,5
АМг4Н2	»	6900	24	32	12	–	19	–	–
АМг5М	»	6900	18	30	20	–	18	65	14
АМг5Н	»	7000	32	42	10	–	22	100	15,5¹
АМг6М	»	7000	17	34	20	25	21	–	13
АМг6Н	»	7000	28	38	6	–	–	–	–
АД31Т	Прессованные	7100	8	17	20	–	–	–	7,0¹
АД31Т1	»	7100	20	24	10	–	16	80	9
АД33Т	»	7100	14	24	20	–	16,5	65	10,5
АД33Т1	»	7100	27	31	12	25	19	95	11
АД35Т	»	7100	18	27	15	–	15,5	60	–
АД35Т1	»	7100	28	33	8	35	18	95	11
АВТ1	»	7100	29	35	12	20	21	95	11,5
Алюминиевые сплавы средней прочности
Сплав и его состояние	Вид полуфабриката	E	σ0,2	σв	δ	ψ	τcp	HB	σ-1
		(кгс/мм2)			%		(кгс/мм2)
Д1Т	Штамповки	7100	25	41	15	30	27	110	12,5¹
Д16Т	Катанные	6900	29	44	19	–	28	120	12,5
Д16Т1	»	6900	40	45	7	–	27	–	12,5
Д16Т1Н	»	6900	46	50	5,5	–	28,5	–	12,5
Д16Т	Прессованные	7200	38	52	12	15	30	130	14¹
Д19Т	Катанные	6900	30	44	20	–	–	–
Д19ТН	»	6900	36	48	13	–	–	–
Д19Т	Прессованные	7200	34	46	12	–	29	120
М40Т	Катанные	7000	25	39	18	–	–	–
»	Прессованные	7100	31	41	12	17	–	–
ВАД1Т	Катанные	6900	28	44	18	–	–	–	12
»	Прессованные	7200	36	50	13	–	–	–	14
Д20Т1	Катанные	6900	30	42	11	26	10,5¹
Д29Т1Н	»	6900	36	45	10	29	10,5¹
Д20Т1	Прессованные	6900	28	42	10	35	27	100	13
Д21Т1	Поковки и штамповки	7000	35	43	9	18
1201	Катанные	30	42	12
1205	Катанные	40	50	9
ВД17Т1	Штамповки:	7200	34	52	17	20		115	16
	продольное направление
	поперечное направление	7200	30	44	17	20
В92Т1	Катанные	6900	30	40	10
	Прессованные	7000	34	45	10	11	15
1915Т1	Катанные	6800	28	36	11
	Прессованные	7000	32	38	10
1420Т1	Катанные	7500	27	44	9
	Прессованные	7600	31	46	9	12
1911Т1	Катанные	6800	35	42	12
	Прессованные	7000	42	50	15

 © «М-Комплект» 2007 — 2017
www. metmk.com.ua

Дополнительная информация

— Гидроксид алюминия — Энциклопедия об алюминии — Соединения алюминия — Международный институт алюминия

Алюминий, Aluminium, Al (13) Вяжущие вещества, содержащие алюминий, известны с глубокой древности. Однако под квасцами (лат. Alumen или Alumin, нем. Alaun), о которых говорится, в частности, у Плиния, в древности и в средние века понимали различные вещества. В «Алхимическом словаре» Руланда слово Alumen с добавлением различных определений приводится в 34 значениях. В частности, оно означало антимоний, Alumen alafuri — алкалическую соль, Alumen Alcori — нитрум или алкалические квасцы, Alumen creptum — тартар (винный камень) хорошего вина, Alumen fascioli — щелочь, Alumen odig — нашатырь, Alumen scoriole — гипс и т. д. Лемери, автор известного «Словаря простых аптекарских товаров» (1716), также приводит большой перечень разновидностей квасцов. До XVIII в. соединения алюминия (квасцы и окись) не умели отличать от других, похожих по внешнему виду соединений. Лемери следующим образом описывает квасцы: «В 1754 r. Маргграф выделил из раствора квасцов (действием щелочи) осадок окиси алюминия, названной им »квасцовой землей» (Alaunerde), и установил ее отличие от других земель. Вскоре квасцовая земля получила название алюмина (Alumina или Alumine). В 1782 г. Лавуазье высказал мысль, что алюмина представляет собой окисел неизвестного элемента. В «Таблице простых тел» Лавуазье поместил алюмину (Alumine) среди «простых тел, солеобразующих, землистых«. Здесь же приведены синонимы названия алюмина: аргила (Argile), квасцовая. земля, основание квасцов. Слово аргила, или аргилла, как указывает Лемери в своем словаре, происходит от греч. горшечная глина. Дальтон в своей »Новой системе химической философии» приводит специальный знак для алюмины и дает сложную структурную (!) формулу квасцов. После открытия с помощью гальванического электричества щелочных металлов Дэви и Берцелиус безуспешно пытались выделить тем же путем металлический алюминий из глинозема. Лишь в 1825 г. задача была решена датским физиком Эрстедом химическим способом. Он пропускал хлор через раскаленную смесь глинозема с углем, и полученный безводный хлористый алюминий нагревал с амальгамой калия. После испарения ртути, пишет Эрстед, получался металл, похожий по внешнему виду на олово. Наконец, в 1827 г. Велер выделил металлический алюминий более эффективным способом — нагреванием безводного хлористого алюминия с металлическим калием. Около 1807 г. Дэви, пытавшийся осуществить электролиз глинозема, дал название предполагаемому в нем металлу алюмиум (Alumium) или алюминум (Aluminum). Последнее название с тех пор ужилось в США, в то время как в Англии и других странах принято предложенное впоследствии тем же Дэви название алюминиум (Aluminium). Вполне ясно, что все эти названия произошли от латинского слова квасцы (Alumen), насчет происхождения которого существуют разные мнения, базирующиеся на свидетельствах различных авторов, начиная с древности.

А. М. Васильев, отмечая неясное происхождение этого слова, приводит мнение некоего Исидора (очевидно Исидора Севильского, епископа, жившего в 560 — 636 гг. ,- энциклопедиста, занимавшегося, в частности, этимологическими исследованиями): «Alumen называют a lumen, так как он придает краскам lumen (свет, яркость), будучи добавлен при крашении«. Однако это, хотя и очень давнее, объяснение не доказывает, что слово alumen имеет именно такие истоки. Здесь вполне вероятна лишь случайная тавтология. Лемери (1716) в свою очередь указывает, что слово alumen связано с греческим (халми), означающим соленость, соляной раствор, рассол и пр. Русские названия алюминия в первые десятилетия XIX в. довольно разнообразны. Каждый из авторов книг по химии этого периода, очевидно, стремился предложить свое название. Так, Захаров именует алюминий глиноземом (1810), Гизе — алумием (1813), Страхов — квасцом (1825), Иовский — глинистостью, Щеглов — глиноземием (1830). В »Магазине Двигубского» (1822 — 1830) глинозем называется алюмин, алюмина, алумин (например, фосфорно-кисловатая алюмина), а металл — алуминий и алюминий (1824). Гесс в первом издании «Оснований чистой химии» (1831) употребляет название глиноземий (Aluminium), а в пятом издании (1840) — глиний. Однако названия для солей он образует на основе термина глинозем, например сернокислый глинозем. Менделеев в первом издании »Основ химии» (1871) пользуется названиями алюминий и глиний. В дальнейших изданиях слово глиний уже не встречается.

Нахождение в природе

Природный алюминий состоит практически полностью из единственного стабильного изотопа 27Al со следами 26Al, радиоактивного изотопа с периодом полураспада 720 тыс. лет, образующегося в атмосфере при бомбардировке ядер аргона

протонами космических лучей.

По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах). Некоторые из них:

• Бокситы — Al2O3 • h3O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
• Нефелины — KNa3[AlSiO4]4
• Алуниты — KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3
• Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)
• Корунд — Al2O3
• Полевой шпат (ортоклаз) — K2O×Al2O3×6SiO2
• Каолинит — Al2O3×2SiO2 × 2h3O
• Алунит — (Na,K)2SO4×Al2(SO4)3×4Al(OH)3
• Берилл — 3ВеО • Al2О3 • 6SiO2

В природных водах алюминий содержится в виде малотоксичных химических соединений, например, фторида алюминия. Вид катиона или аниона зависит, в первую очередь, от кислотности водной среды. Концентрации алюминия в поверхностных водных объектах России колеблются от 0,001 до 10 мг/л.

Правила маркировки сплавов алюминия

Марку материала определить достаточно сложно, поэтому алюминиевые сплавы маркируют таким образом, чтобы было понятно, что это именно они. Номер присваивают каждому составу. Он имеет буквенно-цифровое обозначение.

Существует несколько особенностей, свойственных маркировке:

• В начале номера стоит несколько букв, говорящих о составе материала.
• Затем идет цифровой порядковый код.
• Окончание – цифра, говорящая об особенностях проведения обработки (например, термической).

Для лучшего понимания процесса маркировки рассмотрим пример сплава Д17П. Согласно правилу, первая буква говорит нам о составе сплава. Д – дюралюминий. Химический состав у всего дюралюминия одинаков, различия заключаются в концентрации основных входящих в него элементов. Следующая за буквой Д цифра 17 говорит о порядковом номере материала, имеющего определенные качества. Последняя буква, в данном случае П, указывает на полунагартованный сплав. То есть методом обработки материала является давление без предваряющего его нагрева. Следовательно, прочность материала, полученного в ходе такой обработки, будет в два раза ниже максимальной.

Механические свойства алюминиевых сплавов Амг, АМц

Механические свойства алюминиевого сплава АМц зависят от температуры горячей прокатки. Увеличение температуры прокатки уменьшает временное сопротивление разрыву и увеличивает временое сопротивление разрыву. Эта зависимость верна для полуфабрикатов в любом состоянии: горячекатанном, холоднокатанном и отожженном.
Механические свойства листов АМц в горячекатанном и отожженом состоянии после холодной прокатки, обжатие 80%

Сос­тояние	Температура горячей прокатки, °C
	480 — 500		350 — 380
	σв, МПа	δ , %	σв, МПа	δ , %
Горячекатанное	157	19,3	204	12,7
Отожженное при Т, °C:
350	110	21,0	200	9,0
400	110	22,0	160	12,0
500	110	23,0	130	19,0

Гарантируемые механические характеристики полуфабрикатов из сплава АМц

Полу­фабри­каты	Сос­тояние	σв, МПа	δ , %	τср, МПа
		не менее
Листы толщиной, мм:	М
0,3–3,0		100–150	22	–
3,0–6,0		100–150	20	–
0,3–6. 5	Н2 (П)	150–220	6	–
0,3–0,5	Н	190	1	–
0,5–0,8		190	2	–
0,8–1,2		190	3	30
1,2–1,6		190	4	40
Трубы всех размеров	М	130	–	–
	Н	140	–	–
Профили всех размеров	М	170	16	160
Прутки	ГП	170	16	–
Проволока для заклепок	Без ТО	–	–	70
Плиты толщиной 11–25мм	ГК	120	15	–

Сплавы алюминия с магнием (манганалии) не упрочняются термической обработкой. В помышленности применяют большую группу сплавов системы Al-Mg: АМг1, АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМ6, АМг61 и др. Полуфабрикаты из этих сплавов обладают высокой пластичностью и невысокой прочность по сравнению с термически упрочняемыми сплавами типа Д16 или В95. Манганалии хорошо свариваются всеми видами сварки. Они стойкие к коррозии в морской атмосфере.

Прочность сплавов алюминия с магнием Al-Mg повышают нагартовкой полуфабрикатов: увеличивается временное сопротивление разрыву и предел текучести, при снижении пластичности. Степень нагартовки 35% не уменьшает высокую коррозионную стойкость АМг-сплавов и не влияет на свариваемость. Околошовная зона АМг-сплавов из-за нагрева при сварке имеет характеристики отожженого материала.Увеличение содержания магния в сплавах до 6% приводит к резкому росту прочностных характеристик, особенно предела текучести. После концентрации Mg выше 5,5% (АМг6) рост предела текучести существенно замедляется. Пластичность уменьшается до 4% магния, а затем медленно повышается.

Манганалии сохраняют высокие коррозионные свойства при любых нагревах, если содержание магния не превышает 4,5%. В сплавах с 5-7% Mg по границам зерен выделяется при закалке и старении β-фаза Al

3Mg2, которая создает местные очаги коррозии. Сплошное выделение β-фазы предотвращают отжигом при 310-325°С, при котром β-фаза равномерно распадается по всему зерну. Такая структура растравливается равномерно в электролите.

Сплавы АМг4, АМг5, АМ6, АМг61 — наиболее прочные сплавы системы алюминий-магний. Они обладают высокой технологической пластичностью, но быстро нагартовываются в процессе холодной деформации, а также высокими значениями σв и σ0,2.
Гарантируемые (не менее) механические свойства катаных полуфабрикатов из сплавов системы Al—Mg

Сплав	Состояние	Полу­	Толщина, мм	σв	σ0,2		δ, %
				МПа
АМг2	М	Листы	0,5–1,0	165		–	16
			1,0–10,5	165		–	18
	Н2		0,5–1,0	235–314		145	5
			1,0–5,0	235–314		145	6
			5,0–10,0	225		135	6
	Н		0,5–1,0	265		215	3
			1,0–10,5	265		215	4
	ГК, без ТО		5,0–10,5	175		–	7
		Плиты	11,0–25,0	175		–	7
			25,0–80,0	155		–	6
АМг3	М	Листы	0,5–0,6	195		90	15
			0,6–5,5	135		100	15
			4,5–10,5	185		80	15
	Н2		0,5–1,0	245		195	7
			1,0–5,0	245		195	7
			5,5–10,5	235		175	6
	Без ТО		5,0–6,0	185		80	12
			6,0–10,5	185		80	15
	Без ТО	Плиты	11,0–25,0	185		70	12
			25,0–80,0	165		60	11
АМг5	М	Листы	0,5–0,6	275		135	15
			0,6–4,5	275		145	15
			4,5–10,5	275		130	15
	Без ТО		5,0–6,0	275		130	12
			6,0–10,5	275		130	15
		Плиты	11,0–25,0	265		115	13
			25,0–80,0	255		105	12
АМг6	М	Листы	0,5–0,6	305		145	15
			0,6–10,5	315		155	15
	Без ТО		5,0–10,5	315		155	15
		Плиты	11,0–25,0	305		145	11
			25,0–50,0	295		135	6
			50,0–80,0	275		125	4
01570	М	Листы	0,8–2,3	400		270	13
			2,5–4,5	360		240	13
	Н2		0,8–2,3	410		320	6
	Н		0,8–2,3	460		410	4

Гарантируемые механические характеристики прессованных прутков, труб и профилей из сплавов системы Al—Mg в состоянии без термической обработки

Сплав	Полуфабрикаты	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ , %
		не менее
АМг2	Прутки	175	–	13
	Трубы	155	60	10
АМг3	Профили	175	75	12
	Прутки	175	75	13
	Трубы	180	70	15
АМг5	Профили	255	115	15
	Прутки	265	118	15
	Трубы	255	110	15
АМг6	Профили, прутки	315	155	15
	Панели	315	155	15
	Трубы	315	145	15
АМг61(1561)	Профили	330	205	11
	Прутки	330	155–205	11
	Панели	330	185	11
01570	Прутки	402	245	14
	Профили	392	255	14

Гарантируемые механические характеристики поковок и штамповок из сплавов системы Al—Mg в отожженном состоянии в зависимости от направления волокна (Д, П, В)

Сплав	Толщина, мм	σв, МПа			σ0,2, МПа		δ , %			НВ
		Д	П	В	Д	П	Д	П	В
Примечание. Направление волокна: Д — долевое; П — поперечное; В — высотное (по толщине).Показатели штампуемости листов толщиной 2 мм при различных операциях формообразования
Поковки
АМг2	До 75	165	145	135	–	–	15	13	11	44,0
АМг3	До 75	185	165	155	70	–	15	12	10	44,0
АМг6	До 75	316	305	305	135	130	15	14	14	63,5
	76–100	295	295	295	130	130	14	14	14	63,5
	100–300	285	285	285	120	120	11	11	11	63,5
Штамповки
АМг2	До 75	165	145	135	–	–	15	12	10	44,0
АМг3	До 75	185	165	155	70	–	15	12	10	44,0
АМг5	До 75	275	–	–	145	–	15	–	–	63,5
АМг6	До 75	315	305	305	155	130	15	14	14	63,5
	76–100	295	295	295	130	130	14	14	14	63,5
	100–300	285	285	285	120	120	11	11	11	63,5

Коэффициенты для вытяжки, штамповки и радиус гибки

Сплав и состояние	Вытяжка		Отбортовка		Выдавка		Радиус при гибке на 90°
	К пр	К раб	К пр	К раб	К пл	К сф	R min, мм	R раб, мм
Примечание. К пр и К раб — предельный и рабочий коэффициенты вытяжки; К пл и К сф — коэффициенты плоского и сферического выдавливания; R min и R раб — соответственно минимальный и рабочий радиусы гиба.
АМг1М	2,02 — 2,05	—	1,65 — 1,70	—	0,29 — 0,30	0,4 — 0,39	(0,7 — 0,9) ∙ s	—
АМг2М	2,0 — 2,6	1,8 — 1,85	1,52 — 1,56	1,32 — 1,40	0,23 — 0,26	0,36 — 0,42	(0,6 — 1,0) ∙s	(1,0 — 1,5) ∙s
АМг3М	1,92	1,86	1,86	1,63	0,22 — 0,25	0,36 — 0,32	1s	2 ∙s
АМг4М	1,85 — 1,90	1,65 — 1,70	1,5 — 1,65	1,35 — 1,45	0,17 — 0,19	—	(1,0 — 1,55) ∙ s	(1,5 — 2,5) ∙ s
АМг5М	1,7 — 1,87	1,85 — 2,02	1,3 — 1,5	1,42 — 1,62	0,24 — 0,29	0,37 — 0,46	(0,6 — 1,0) ∙s	(2,0 — 2,5) ∙s
АМг6М	2,0 — 2,06	1,8 — 1,85	1,52 — 1,56	1,32 — 1,40	0,22 — 0,25	0,35 — 0,40	(0,6 — 1,0) ∙s	2 ∙s
АМг6Н	1,4	—	1,16	—	—	—	5 ∙s

Радиус гибки: Радиус цилиндрической поверхности оправки, которая входит в контакт с внутренней поверхностью изделия при гибке. В случае свободных или полусвободных изгибов до 180°, когда используется клин или блок, радиус загиба – соответствует половине толщины клина или блока. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья»; Санкт-Петербург, 2003 г.)
www.metmk.com.ua

Сферы применения

Благодаря основным свойствам алюминия — стойкости к коррозии, легкости, плавкости, теплопроводности и нетоксичности соединений — его применяют как конструкционное вещество.

А также металл используется во многих сферах человеческой деятельности:

• черная металлургия;
• создание сплавов;
• ювелирное дело;
• стекловарение;
• пищевая и военная промышленность;
• ракетная техника.

В черной металлургии алюминий необходим для создания стали. Он избавляет ее от пористости, делает более плотной. Сплавы металла широко применяют в разной промышленности. Наиболее востребованы соединения с магнием, марганцем, медью, кремнием. Когда алюминий был дорогим, из него делали ювелирные украшения. Обычно это были пуговицы, чаши для весов. Но когда изменились способы его изготовления, использование в этой сфере сразу прекратилось. Хотя сейчас из него делают бижутерию, а в Японии заменяют серебро.

Наполеон Третий приказывал изготавливать себе столовые приборы из белого металла. Их использовал только он и почетные гости, хотя другие предпочитали золото и серебро. Сейчас подобные изделия можно увидеть в столовых, а также в армии — из алюминия делают котелки, ложки и фляжки.

Фосфат, фторид и оксид вещества необходимы в стекловарении, а также металл зарегистрирован как пищевая добавка. Алюмогель — осадок быстрого охлаждения гидроксида алюминия.

Он выступает в качестве основы обезболивающих и обволакивающих средств. Используют металл и в военном деле: его легкость полезна при создании ручного стрелкового оружия. Соединения вещества — суспензии и порошки — применяют при строительстве ракетной техники.

Физические свойства алюминия зависят от его чистоты

Основные свойства

Алюминий — химический элемент третей группы периодической
системы Д.И. Менделеева.

Таблица физических свойств алюминия

Плотность , (кг/м3)	2,7
Температура плавления Тпл, °С	660
Температура кипения Ткип, °С	2 327
Скрытая теплота плавления, Дж/г	393,6
Теплопроводность l , Вт/м •град (при 20° С)	228
Теплоемкость Ср, Дж/(г · град) (при 0–100°С)	0,88
Коэффициент линейного расширения α × 10-6, 1/°С (пр°С)	24,3
Удельное электросопротивление ρ × 10-8, Ом× м (при 20°С)	2,7
Предел прочности σ в, МПа	40–60
Относительное удлинение δ , %	40–50
Твердость по Бринеллю НВ	25
Модуль нормальной упругости E , ГПа	70

Плотность алюминия

Плотность твердого и расплавленного алюминия снижается по мере увеличения его чистоты:

Плотность алюминия при 20°С

Степень чистоты, %	99,25	99,40	99,75	99. 97	99,996	99.9998
Плотность при 20°С, г/см3	2,727	2,706	2,703	2,6996	2,6989	2,69808

Плотность расплавленного алюминия при 1000°С

Степень чистоты, %	99,25	99.40	99.75
Плотность, г/см3	2,311	2,291	2,289

Температура плавления и кипения.

В момент плавления алюминия возрастает объем металла: для алюминия чистотой 99,65 % — на 6,25%, для более чистого металла — на 6,60 %. По мере повышения степени чистоты алюминия температура его плавления возрастает:

Зависимисть температуры плавления алюминия от чистоты

Степень чистоты, %	99,2	99,5	99,6	99,97	99,996
Температура плавления, °С	657	658	659,7	659,8	660,24

Теплопроводность алюминия

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением степени его чистоты. Для технического алюминия (99,49 и 99,70%) теплопроводность при 200°С равна соответственно 209 и 222 Вт/(м×К). Для электро­литически рафинированного алюминия чистотой 99,9% теплопроводность при 190°С возрастает до 343 Вт/(м×К). Примеси меди, магния и марганца в алюминии снижают его теплопроводность. Например, добавка 2 % Mn к алюминию снижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/(м×К).

Электропроводность алюминия

Алюминий отличается высокой электропроводностью (четвертое место среди металлов — после серебра, меди и золота). Удельная электропроводность алюминия чистотой 99,99 % при 20°С равна 37,9 мкСм×м, что составляет 63,7% от электропроводности меди [59,5 мкСм×м]. Более чистый алюминий [99,999 %] обладает электропроводностью, равной 65,9% от электро­проводности меди.
На электропроводность алюминия влияет ряд факторов: степень деформации, режим термической обработки и т. д., решающую же роль играет природа примесей, присутствующих в алюминии. Примеси по их отрицательному влиянию на электропроводность алюминия можно расположить в следующий ряд: Cr, V, Mn, Ti, Mg, Ag, Сu, Zn, Si, Fe Ni.
Наиболее отрицательное влияние на электросопротивление алюминия оказывают примеси Сг, V, Мп и Ti . Поэтому в алюминии для электротехнической промышленности сумма Cr+V+Mn+Ti не должна превышать 0,015% (марка А5Е) и даже 0,01 % (А7Е) при содержании кремния соответственно 0,12 и 0,16 %.

Влияние примесей на электропроводность алюминия

Основными примесями в алюминии являются кремний, железо, медь, цинк и титан. При малых содержаниях кремния в алюминии (0,06%) величина Fe : Si (в пределах от 0,8 до 3,8) сравнительно мало влияет на его электросопротивление. При увеличении содержания кремния до 0,15—0,16% влияние Fe : Si возрастает. Ниже приведено влияние Fe : Si на электропроводность алюминия:

Влияние Fe : Si на электропроводность алюминия

Fe : Si	1,07	1,44	2,00	2,68	3,56
Удельное электросопротивление алюминия, ×10-2 мкОм·мм:
нагартованного	2,812	2,816	2,822	2,829	2,838
отожженного	2,769	2,771	2,778	2,783	2,788

Удельное электрическое сопротивление отожженной алюминиевой проволоки (ρ, мкОм·м) при 20°С в зависимости от содержания примесей можно приблизительно определить по следующей формуле: ρ=0,0264+0,007×(% Si)+0,0007×(% Fe) + 0,04×[% (Cr+V + Mn + Ti)].

Отражательная способность

С повышением степени чистоты алюминия возрастает его способность отражать свет от поверхности. Так, степень отражения белого света от прокатанных алюминиевых листов (фольги) в зависимости от чистоты металла, возрастает следующим образом: для Аl 99,2%—75%, Аl 99,5%—84% и для Аl 99,8%—86%. Поверхность листа, изготовленного из электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,996%, отражает 90% падающего на него белого света.

Медь и другие металлы на нашей кухне — сравнительный анализ

08.04.2010

Нержавеющая сталь

Преимущества: прочная, красивая, мало поддающаяся коррозии, удобная.

Неудобства: Низкая теплопроводность. Именно поэтому посуду из нержавеющей стали в первую очередь используют для кипячения. Во всех иных случаях при готовке в такой посуде потребление электроэнергии (если у вас электрическая плита) либо газа сильно возрастет. Кухонная утварь из нержавеющей стали может быть безнадежно испорчена при применении обычной пищевой соли.

Если посуду из нержавеющей стали поставить на рабочую поверхность плиты с неравным распределением температуры, содержащаяся в такой посуде пища обязательно подгорит, а сам металл начнет вступать в нежелательные химические реакции с участием входящего в него хрома и никеля.

Внимание: кухонная утварь из нержавеющей стали пользуется высоким спросом из-за того, что ее легко мыть и полировать. Однако во время данного процесса на посуде образуется множество микротрещин, в которые легко проникают и задерживаются различные вредные вещества. Исследователь Билл Кевил из Саутгемптонского университета провел исследование, в ходе которого доказал, что подобные изменения не происходят с предметами, выполненными из меди, а вот нержавеющая сталь подвержена коррозии. В частности, бактерия E.Coli (опасная для нашего здоровья кишечная палочка), попавшая на нержавеющую сталь, благополучно существует на ней на протяжении нескольких месяцев, в то время, как на медных поверхностях она самопроизвольно гибнет через 14 часов.

Серебро

Преимущества: Крайне высокая, можно сказать, рекордная теплопроводность, позволяющая сберечь максимальное количество энергии, антипригарные свойства, очень красивый внешний вид.

Неудобства: серебро — очень дорогой материал, требующий особого ухода и внимания. Повара полагают, что высокая теплопроводность не окупает времени и сил, затраченных на уход за посудой, выполненной из этого материала.

Чугун

Преимущества: очень износостойкий и прочный материал, который прослужит много лет. Сохраняет высокую температуру в течение долгого времени, независимо от срока использования чугунной посуды. Новая чугунная сковорода обладает такой же теплопроводностью, как и старая. Чугун равномерно распределяет высокую температуру, что позволяет использовать изготовленную из него посуду для приготовления блюд, которые нужно долго держать на медленном огне.

Неудобства: плохая теплопроводность. Кастрюля или сковородка из чугуна довольно быстро нагревается и очень медленно остывает. У чугуна очень большой вес. Чугунные кастрюли и сковородки с плохо обработанной поверхностью (как вариант — с эмалированной поверхностью, поврежденной при очень высокой температуре) позволяют пище подгорать и прилипать.

Многослойные сплавы

Новейшие инновационные технологии привели к созданию кухонной посуды, выполненной из нескольких слоев различных металлов, положительные качества каждого из которых максимально активизированы, а отрицательные – минимизированы. Дать точную оценку их теплопроводности невозможно из-за того, что сейчас на потребительском рынке встречается посуда, выполненная из самых разных сплавов. Данная современная технология позволяет создать самую разную посуду такого типа.

Часть кухонной утвари, выполненной из многослойных сплавов, действительно обладает крайне важными с точки зрения кулинарии свойствами, а часть, к сожалению, изготовлена исключительно с учетом коммерческого спроса на данный продукт.

Вот список наиболее распространенных многослойных сплавов:
• 10% нержавеющей стали, 80% алюминия, 10% нержавеющей стали. В результате такого сочетания теплопроводность стали резко повышается.
• 90% алюминия, 10% нержавеющей стали. Такой сплав обладает всеми преимуществами, связанными с отличной теплопроводностью алюминия, но не допускает его негативных реакций с компонентами готовящейся пищи.
• 10% меди, 80% алюминия, 10% нержавеющей стали. К сожалению, медь практически не влияет на теплопроводность, зато требует больше времени на свою очистку.
• 90% меди, 10% нержавеющей стали. Подобный сплав слегка снижает преимущества, которые есть у утвари, изготовленной исключительно из меди, зато подобная посуда куда практичнее.
• 10% меди, 90% алюминия — медь также практически не влияет на теплопроводность, зато требует больше времени на свою очистку
• 10% меди, 90% алюминия плюс антипригарное покрытие. Как и в предыдущем случае, медь требует больше времени на свою очистку, при этом неизбежное трение, возникающее при данном процессе, безвозвратно повреждает предмет.

Медь

Преимущества: высокая теплопроводность. Это позволяет готовить пищу в медной посуде при более низкой температуре и уменьшает ее перегрев и расход энергии. Данные свойства меди особенно важны для нескольких разделов кулинарии, в том числе – изготовления соусов и карамели.  Посуда, изготовленная из меди, выигрышно смотрится как на вашей кухне, так и на вашем столе. Кроме того, она чрезвычайно стойка к различного рода бактериям и прослужит вам очень долго.

Недостатки: посуда из меди достаточно дорога. Она имеет весьма большой вес и требует особого ухода. В ней категорически не рекомендуется готовить определенные блюда, которые могут вызвать реакцию окисления. Кроме того, медную утварь запрещено мыть в посудомоечной машине.

Примечания: медь широко используется в молочной промышленности. Речь идет не только об аппаратуре, в которой применяются детали, выполненные из этого материала, но и об участии этого металла в различных пищевых процессах. Химические свойства меди позволяют использовать ее для дистилляции. Определенные качества меди делают ее просто незаменимой в области консервирования, поскольку именно она помогает обрабатываемым овощам и фруктам сохранить их натуральный цвет, вкус и аромат. Медный котел или перегонный куб — неотъемлемая составляющая при производстве сыров Грана Падано и Пармезан, а также таких всемирно известных напитков, как коньяк и арманьяк.

Медь подлежит переработке, которая не наносит ущерба экологии нашей планеты, поскольку при данном процессе металл не выделяет какие-либо вредные вещества и перерабатывается целиком. Подобная переработка меди сокращает затраты на ее добычу. Считается, что примерно 80 % меди, добытой еще в античные времена, до сих пор используется человечеством: разумеется, за это время «древняя» медь была переработана бесчисленное количество раз.

Влияние меди на здоровье: Люди и животные постоянно поглощают медь на протяжении всей своей жизни. Будучи природным материалом, медь содержится во многих продуктах и в воде. Определенное количество меди необходимо нам для того, чтобы мы чувствовали себя хорошо. Переизбыток меди вымывается из нашего организма естественным путем.

Медь или Сu(29)

Медь
— металл розово-красного цвета, относится
к группе тяжелых металлов, является
отличным проводником тепла и электрического
тока. Электропроводность меди в 1,7 раза
выше, чем у алюминия, и в 6 раз выше, чем
у железа.

Медь. Она
имеет характерный красноватый цвет, в
природе встречается в виде сернистых
соединений, в окислах и очень редко в
чистом виде. Медь маркируют буквой М. В
зависимости от чистоты меди (ГОСТ
859-2001). Самая чистая медь — содержит 99,99%
меди и 0,01% примесей. Благодаря высокой
пластичности медь хорошо обрабатывается
давлением в холодном и горячем состоянии.
Она обладает хорошей электропроводностью.
Из нее изготовляют проводники
электрического тока — провода и кабели.

Химические
свойства меди

Медь
— малоактивный металл, который не
взаимодействует с водой, растворами
щелочей, соляной и разбавленной серной
кислотой. Однако, медь растворяется в
сильных окислителях (например, азотной
и концентрированной серной).

Медь
обладает достаточно высокой стойкостью
к коррозии. Однако, во влажной атмосфере,
содержащей углекислый газ, поверхность
металла покрывается зеленоватым налетом
(патиной).

Основные физические свойства меди

Температура плавления °C	1084
Температура кипения °C	2560
Плотность, γ при 20°C, кг/м³	8890
Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Ср при 20°C, кДж/(кг•Дж)	385
Температурный коэффициент линейного расширения, а•106 от 20 до 100°C, К-1	16,8
Удельное электрическое сопротивление, р при 20°C, мкОм•м	0,01724
Теплопроводность λ при 20°C, Вт/(м•К)	390
Удельная электрическая проводимость, ω при 20°C, МОм/м	58

Механические свойства меди

Свойства	Состояние
	Деформированное	Отожженное
Предел прочности на разрыв, σ МПа	340 — 450	220 — 245
Относительное удлинение после разрыва, δ ψ%	4 — 6	45 — 55
Относительное сужение, после разрыва, %	40 — 60	65 — 80
Твердость по Бринеллю, НВ	90 — 110	35 — 55

При
отрицательных температурах медь имеет
более высокие прочностные свойства и
более высокую пластичность, чем при
температуре 20°С. Признаков холодноломкости
техническая медь не имеет. С понижением
температуры увеличивается предел
текучести меди и резко возрастает
сопротивление пластической деформации.

Применение меди

Такие
свойства меди, как электропроводность
и теплопроводность, обусло- вили основную
область применения меди — электротехническая
промыш- ленность, в частности, для
изготовления проводов, электродов и т.
д. Для этой цели применяется чистый
металл (99,98-99,999%), прошедший электролитическое
рафинирование. 

Медь
обладает многочисленными уникальными
свойствами: устойчивостью к коррозии,
хорошей технологичностью, достаточно
долгим сроком службы, прекрасно сочетается
с деревом, природным камнем, кирпичом
и стеклом. Благодаря своим уникальным
свойствам, с древнейших времен этот
металл используется в строительстве:
для кровли, украшения фасадов зданий и
т. д. Срок службы медных строительных
конструкций исчисляется сотнями лет.
Кроме этого, из меди изготовлены детали
химической аппаратуры и инструмент для
работы с взрывоопасными или
легковоспламеняющимися веществами.  

Очень
важная область применения меди —
производство сплавов. Один из самых
полезных и наиболее употребляемых
сплавов — латунь (или желтая медь). Ее
главные составные части: медь и цинк.
Добавки других элементов позволяют
получать латуни с самыми разнообразными
свойствами. Латунь тверже меди, она
ковкая и вязкая, потому легко прокатывается
в тонкие листы или выштамповывается в
самые разнообразные формы. Одна беда:
она со временем чернеет. 

С
древнейших времен известна бронза.
Интересно, что бронза более легкоплавка
по сравнению с медью, но по своей твердости
превосходит отдельно взятые чистые
медь и олово. Если еще 30-40 лет назад
бронзой называли только сплавы меди с
оловом, то сегодня уже известны
алюминиевые, свинцовые, кремниевые,
марганцевые, бериллиевые, кадмиевые,
хромовые, циркониевые бронзы.

Медные
сплавы, так же как и чистая медь, с давних
пор используются для производства
различных орудий, посуды, применяются
в архитектуре и искусстве. 

Медные
чеканки и бронзовые статуи украшали
жилище людей с древних времен. До наших
дней сохранились изделия из бронзы
мастеров Древнего Египта, Греции, Китая.
Большими мастерами в области бронзового
литья были японцы. Гигантская фигура
Будды в храме Тодайдзи, созданная в VIII
веке, весит более 400 тонн. Чтобы отлить
такую статую, требовалось поистине
выдающееся мастерство.

52. Алюминий,
    свойства, применение.

Алюминий. Алюминий
— мягкий металл белого цвета. Он добывается
путем электролиза из алюминиевой руды
— бокситов и хорошо поддается прокатке
и ковке. Особенностями алюминия являются
легкость, хорошая электропроводность
(60% электропроводности меди) и высокая
коррозийная стойкость.

По
ГОСТ 3549-55 алюминий выпускается нескольких
марок. Самой высокой по чистоте является
марка АВ0000, содержащая 99,996% алюминия.
Из алюминия изготовляют провода, кабели,
змеевики (испарители) в холодильниках
и т. д. Окислы алюминия безвредны.

   Алюминий
характеризуется высокой электро- и
теплопроводностью, коррозионной
стойкостью, пластичностью, морозостойкостью.
Важнейшим свойством алюминия является
его  малая
плотность (примерно 2.70 г/куб.см).  Температура
плавления алюминия около 660 С.

       Физико-химические,
механические и технологические свойства
алюминия очень сильно зависят от вида
и количества примесей, ухудшая
большинство свойств чистого
металла.  Основными
естественными примесями в алюминии
являются железо и кремний.  Железо,
например, присутствуя в виде
самостоятельной фазы Fe-Al,  снижает
электропроводность и коррозионную
стойкость, ухудшает пластичность, но
несколько повышает прочность алюминия.

        В
зависимости от степени очистки первичный
алюминий разделяют на алюминий  высокой
и технической чистоты (ГОСТ
11069-2001).
К техническому алюминию относятся также
марки с маркировкой АД, АД1, АД0, АД00 (ГОСТ
4784-97).  Технический
алюминий всех марок получают электролизом
криолит-глиноземных расплавов. Алюминий
высокой чистоты получают дополнительной
очисткой технического алюминия.
Особенности свойств алюминия высокой
и особой чистоты рассмотрены в книгах

лектропроводность.

       Важнейшее
свойство алюминия – высокая
электропроводность, по которой он
уступает только серебру, меди и золоту.
Сочетание высокой электропроводности
с малой плотностью позволяет алюминию
конкурировать с  медью в сфере
кабельно-проводниковой продукции.

       На
электропроводность алюминия кроме
железа и кремния сильно влияет хром,
марганец, титан. Поэтому в алюминии,
предназначенном для изготовления
проводников тока, регламентируется
содержание ещё нескольких примесей.
Так, в алюминии марки А5Е при допускаемом
содержании железа 0.35%, а кремния  0.12%,
сумма примесей Cr+V+Ti+Mn не должна
превышать всего лишь 0.01%.

     Электропроводность
зависит от состояния материала. Длительный
отжиг при 350 С улучшает проводимость, а
нагартовка  проводимость ухудшает.

     Величина
удельного электрического сопротивления
при температуре 20 С составляет  Ом*мм²/м
или мкОм*м :

0. 0277 
–  отожженная проволока из алюминия
марки А7Е

0.0280
–  отожженная проволока из алюминия
марки А5Е

0.0290
– после прессования, без термообработки
из алюминия марки АД0

     Таким
образом удельное электросопротивление
проводников из алюминия примерно в 1.5
раза выше электросопротивления медных
проводников. Соответственно
электропроводность (величина обратная
удельному сопротивлению)  алюминия
составляет 60-65% от электропроводности
меди. Электропроводность алюминия
растет с уменьшением количества примесей.

      Температурный
коэффициент электросопротивления
алюминия (0.004) приблизительно такой же,
как у меди.

       Теплопроводность

      Теплопроводность
алюминия при 20 С составляет примерно
0.50 кал/см*с*С и возрастает с увеличением
чистоты металла. По теплопроводности
алюминий уступает только серебру и меди
(примерно 0.90), втрое превышая теплопроводность
малоуглеродистой стали. Это свойство
определяет применение алюминия в
радиаторах охлаждения и теплообменниках.

 

      Другие
физические свойства.

     Алюминий
имеет очень высокую удельную
теплоемкость (примерно
0.22 кал/г*С). Это значительно больше, чем
для большинства металлов (у меди –
0.09). Удельная
теплота плавления также
очень высока (примерно 93 кал/г). Для
сравнения – у меди и железа эта величина
составляет примерно 41-49 кал/г.

     Отражательная
способность алюминия
сильно зависит от его чистоты. Для
алюминиевой фольги чистотой 99.2% коэфициент
отражения белого света равен 75%, а для
фольги с содержанием алюминия 99.5%
отражаемость составляет уже 84%.

        Коррозионные
свойства алюминия.

       Сам
по себе алюминий является очень химически
активным металлом. С этим связано его
применение в алюмотермии и в производстве
ВВ. Однако на воздухе алюминий покрывается
тонкой (около микрона), пленкой окиси
алюминия. Обладая высокой прочностью
и химической инертностью, она защищает
алюминий от дальнейшего окисления и
определяет его высокие антикоррозионные
свойства во многих средах.

ехнологические
свойства. 

      Высокая
пластичность алюминия позволяет
производить фольгу (толщиной до 0.004
мм),  изделия
глубокой вытяжкой, использовать его
для заклепок.

      Алюминий
технической чистоты при высоких
температурах проявляет хрупкость.

      Обрабатываемость
резанием очень низкая.

      Температура
рекристаллизационного отжига 350-400 С,
температура отпуска – 150 С.

      Свариваемость.

      Трудности
сварки алюминия обусловлены 1) наличием
прочной инертной окисной пленки, 2)
высокой теплопроводности.

      Тем
не менее алюминий считается хорошо
свариваемым металлом. Сварной шов имеет
прочность основного металла (в отожженном
состоянии) и такие же коррозионные
свойства. Подробно о сварке алюминия
см., например, www.weldingsite.com.ua.

 

       Применение.

      Из-за
низкой прочности алюминий применяется
только для ненагруженных элементов
конструкций, когда важна высокая электро-
или теплопроводность, коррозионная
стойкость, пластичность или свариваемость.
Соединение деталей осуществляется
сваркой или заклепками. Технический
алюминий применяется как для литья, так
и для производства проката.

53. Сплавы
    на основе меди, марки, применение.

В
настоящее время считается, что бронзовому
веку предшествовал период, когда оружие
и инструменты человек делал из меди. В
то же время из употребления не исчезли
еще кремниевые орудия, поэтому его
называют каменно-медным веком.

Трудно
установить точно, когда именно люди
начали добывать и обрабатывать металлы.
Можно лишь предположить, какие из
металлов первыми нашли применение.
Очевидно, это были металлы, которые в
природе встречаются в виде самородков.
К таким наиболее распространенным
металлам относятся медь и золото. Скорее
всего, золото и было первым металлом,
который люди начали использовать. Однако
из-за низких механических свойств
изготовлять орудия труда или оружие
было нецелесообразно. Поэтому, очевидно,
первые мелкие изделия, такие как
наконечники для стрел и копий, выковывали
из найденных самородков меди. Было
обнаружено, что при холодной ковке медь
не только принимает нужную форму, но и
становится тверже. Затем люди открыли,
что упрочненный ковкой металл можно
снова сделать мягким, нагрев его на
огне. В дальнейшем люди научились плавить
медь и отливать ее в определенные формы. 

Однако медь при всех своих достоинствах имела существенный недостаток – медные орудия труда и инструменты быстро затуплялись. Даже в холодноупрочненном состоянии свойства меди были не настолько высоки, чтобы заменить изделия из камня.   Решающую роль в этом направлении сыграли сплавы меди с другими элементами (бронзы). Основными преимуществами сплавов по сравнению с медью были их лучшие литейные свойства, значительно более высокие твердость и прочность, более сильное упрочнение при холодной деформации. Наиболее распространенными леги­ру­ющими элементами в меди являются цинк, алюминий, олово, железо, кремний, мар­га­нец, бериллий, никель, которые существен­но повышают ее прочностные свойства. На рис. 66 показано влияние некоторых ле­гирующих элементов на предел прочности меди sв, МПа. Легирующие элементы, по­вы­шая прочность, практически не снижают, а некоторые из них (алюминий, цинк, олово) даже повышают пластичность. Медные сплавы, как и сплавы на основе алюминия, подразделяются на де­фор­ми­ру­емые и литейные, термически неупрочняемые. Однако наиболее часто медные спла­вы делят на латуни и бронзы (рис. 67).

Латунями
называются сплавы на основе меди, в
которых главным легирующим элементом
является цинк. Бронзы – все сплавы меди
(кроме латуней) с легирующими элементами.

Обозначение
медных сплавов. Медные
сплавы маркируются по химическому
составу. Для этого используются буквы
(табл. 12), обозначающие легирующие
элементы и числа, показывающие количество
элементов в массовых процентах (мас.
%).

Таблица
12

 

Кабель алюминий или медь — какой лучше?

Буквально еще лет 20-30, вся проводка была алюминиевой, а в современных стройках и ремонтах таких уже и не встретишь. Но чем медь лучше алюминия? Какую проводку лучше использовать для дома: медную или алюминиевую? Где лучше применить алюминий, а где медь? Рассказываем, почему материал проводов так быстро и безповоротно изменился в лучшую сторону. На сегодняшний день оптимальным решением, для прокладки электрической проводки, является использование медных проводов.

Алюминиевые провода

Использование алюминия было оправдано в основном за счет низкой стоимости этого материала. Алюминиевые провода легче меди, но они более слабый проводник электричества. Проводимость алюминия примерно в 1,5 раза ниже, чем проводимость меди. Также алюминий, в сравнении с медью, менее устойчив к растяжению.

Алюминиевая проводка не позволяет использовать энергоемкие электроприборы, такие как индукционные варочные поверхности, печи, автоматические стиральные машины и т.п. Как правило, такая электропроводка требуют замены и модернизации.

В настоящее время алюминиевые провода успешно используются, в основном с большими поперечными сечениями, обычно выше 10 мм². В этом случае важным преимуществом алюминиевых проволок является то, что они на 70% легче, чем медь. Это повышает удобство при прокладке длинных и толстых кабелей.

 

Медные провода

 

Решающим фактором при использовании медных проводов является очень хорошая электропроводность меди. Также установка медных проводов легче чем алюминиевых, главным образом из-за их большей гибкости и механической прочности. Медные провода не повреждаются при изгибе или скручивании.
Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм2/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм2/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65-70% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением выше чем меди.

Например, необходимо запитать нагрузку в 5 кВт. Для нее нужно будет взять или медный провод сечением 2,5 мм2, например, ввг 3х2,5, или алюминиевый аввг сечением 4 мм2.

Превосходство меди над алюминием для проводки

И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).
У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта.

Если брать механическую прочность то медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распределительных коробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, и после этого ломаются.

Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.

Что касается способности проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).

Превосходство алюминия над медью для линий электропередач (ЛЭП)
Если рассматривать алюминий для воздушных линий электропередач то есть существенное преимущество, их по-прежнему выполняют из этого металла.
Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м3, а алюминия 2700 кг/м3. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для воздушных линий электропередач используют алюминиевый провод.

Что же касается цены, то алюминий имеет явное преимущество. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в несколько раз ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.

Специалисты часто спорят, что лучше использовать в проводах и кабелях, алюминий или медь. Эти два металла обладают лучше, в отличие от других металлов, электропроводностью при относительно невысокой стоимости. Говорить о том, что какой-то из материалов лучше другого просто не корректно, хотя оба вида проводов имеют определенные преимущества и недостатки.

Совокупно все факторы настолько важны, что алюминиевые провода и кабели повсеместно применяются для передачи электроэнергии на большие расстояния (например, между станциями и подстанциями, для подключения конечных потребителей к общим электрическим сетям т.д.). Благодаря низкому весу алюминиевых проводов уменьшается загрузка на электрические опоры и изоляторы. Отсюда можно сделать вывод, что алюминиевый кабель повышенного диаметра выгоднее применять, чем медный. Однако алюминий имеет и ряд отрицательных свойств — это:

• невысокая прочность;
• пониженная эластичность;
• плохая свариваемость;
• низкая технологичность дальнейшей переработки и употребления;
• низкий срок эксплуатации;
• невысокая ремонтопригодность, и высокочастотные свойства такого кабеля не на высшем уровне.
• Алюминиевый провод мало используется в тех местах электрических машин, где большую важность имеет не только вес, но и габариты.

Что касается меди, то как уже говорилось, ее электропроводность в полтора раза выше, чем алюминия. Соответственно и тепловые потери (и потери напряжения) в медных проводниках будут в полтора раза меньше, чем у алюминия такого же поперечного сечения. Кроме того медь менее повержена коррозии.

Конкуренция по использованию алюминия или меди существует в мире давно (особенно для промышленной и бытовой электропроводки), поэтому выбор между ними должен осуществляться квалифицированным специалистом в зависимости от конкретной ситуации.

Также не стоит забывать, что алюминиевый и медные провода нельзя соединять непосредственно друг с другом, потому что образуется гальваническая пара, в которой алюминий в следствие электрокоррозии очень быстро разрушается, что ухудшает электрический контакт. Место с плохим контактом будет нагреваться, искрить. В результате этого надежность контактов будет уменьшаться, что может привести и к пожару. Поэтому при необходимости соединения медного и алюминиевого проводов используют стальные клеммы, разъемы и переходники, которые предотвращают непосредственный контакт алюминия и меди.

Если у вас дом старше 20 лет, при этом в нем алюминиевая проводка – замените ее, потому что срок действия алюминия как раз 20 лет. С ходом времени этот металл теряет пластичность и в любое время может быть разрушен под действием внешних факторов. Новую проводку лучше делать при помощи медного кабеля с учетом потребления электроэнергии техники.

Как правило, стандарты проводки для светильников и люстр требуют медного двухжильного кабеля, более сложные приборы (требующие заземления, к примеру, стиральные машины, компьютер, водонагреватель) требуют применения трехжильного медного кабеля. Отдельной проводки требуют кухонные электроприборы. Для нее целесообразно использовать медный трехжильный кабель до 4 квадратных миллиметров.

Если вы определились с типом кабеля, который подходит именно вам, и хотите получить безупречное качество товара и высококвалифицированую консультацию наших специалистов, перед тем как купить кабель, обращайтесь к Запорожскому заводу кабельной продукции МПКА.

Хотите знать больше, быть в курсе всех событий, знать о новинках в ассортименте кабельной продукции МПКА,  и получать информацию об уникальности и особенностях той или иной кабельной продукции?

Обязательно подпишитесь на наши страницы в соцсети:
Facebook Instagram

 

Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температуре от 1 К до температуры плавления (Технический отчет)

Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температуре от 1 К до точки плавления (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Данные по теплопроводности технически чистых образцов алюминия, меди, железа и вольфрама были собраны, закодированы, критически проанализированы и сопоставлены с аналитическими методами, основанными на теоретических и эмпирических уравнениях. Полученные функции представлены и использованы для построения таблиц и графиков зависимости теплопроводности от температуры и коэффициента остаточного удельного сопротивления (RRR). Прилагается аннотированная библиография ссылок. Обсуждаются изменения теплопроводности, вызванные химическими примесями, физическими дефектами, размерными эффектами и магнитными полями. Сглаженные значения представлены для температур от 1 К до температуры, близкой к температуре плавления, и для большого диапазона значений RRR.

Авторов:

Хуст, Дж. Г.;

Ланкфорд, А.Б.

Дата публикации:

1984-06-01

Исследовательская организация:

Национальное бюро стандартов, Боулдер, Колорадо (США). Отдел химических инженерных наук.

Идентификатор ОСТИ:

6225458

Номер(а) отчета:

ПБ-84-235878; НБСИР-84/3007

Тип ресурса:

Технический отчет

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

36 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ; АЛЮМИНИЙ; ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ; МЕДЬ; УТЮГ; ВОЛЬФРАМ; КРИОГЕНИКА; СОСТАВ ДАННЫХ; ДЕФЕКТЫ; ПРИМЕСИ; МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ; РАЗМЕР; ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ; ДАННЫЕ; ЭЛЕМЕНТЫ; ИНФОРМАЦИЯ; МЕТАЛЛЫ; ЧИСЛЕННЫЕ ДАННЫЕ; ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ПЕРЕХОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ; 360104* – Металлы и сплавы – Физические свойства

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Hust, JG, and Lankford, AB. Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температурах от 1 K до точки плавления . США: Н. П., 1984.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Hust, JG, & Lankford, AB. Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температурах от 1 K до точки плавления . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Хаст, Дж. Г., и Ланкфорд, А. Б., 1984.
«Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температурах от 1 К до точки плавления». Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_6225458,
title = {Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температурах от 1 К до точки плавления},
автор = {Хаст, Дж. Г. и Ланкфорд, А. Б.},
abstractNote = {Данные по теплопроводности технически чистых образцов алюминия, меди, железа и вольфрама были собраны, закодированы, критически проанализированы и сопоставлены с аналитическими методами, основанными на теоретических и эмпирических уравнениях. Полученные функции представлены и использованы для построения таблиц и графиков зависимости теплопроводности от температуры и коэффициента остаточного удельного сопротивления (RRR). Прилагается аннотированная библиография ссылок. Обсуждаются изменения теплопроводности, вызванные химическими примесями, физическими дефектами, размерными эффектами и магнитными полями. Сглаженные значения представлены для температур от 1 К до температуры, близкой к температуре плавления, и для большого диапазона значений RRR.},
дои = {},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/6225458},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1984},
месяц = ​​{6}
}


Копировать в буфер обмена

---

Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см. в разделе «Доступность документа». Постоянные посетители библиотек могут искать в WorldCat библиотеки, в которых может храниться этот предмет. Имейте в виду, что многие технические отчеты не каталогизированы в WorldCat.

---

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Алюминий с медным покрытием для повышения теплопроводности

   Весь мир собрал здесь

, чтобы дать вам бесплатные ответы на отделочные работы!

(——)

Текущая дискуссия, начавшаяся еще в 2009 году. 9

---

«Теплообмен»
из Abe Books
или

Партнерская ссылка
(ваши покупки делают возможным использование Finishing.com)

9 ноября 2009 г.

А. Нет, не будет. Извиняюсь. Проводимость металла так мало влияет на конвекцию, что ее даже не включают в формулы для оценки конвективного теплообмена. Улучшение потока воздуха — это путь. Удачи.

Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха 9

---

---

12 ноября 2009 г.

В. Привет, Тед, я пытаюсь найти очень похожую комбинацию. Но позвольте мне перефразировать первоначальный вопрос Джеффа:
Повысит ли медное покрытие алюминиевого радиатора теплопередачу снизу вверх, что, в свою очередь, заставит ребра нагреваться (поглощать тепло) быстрее/лучше? И при том же потоке воздуха нижняя поверхность будет немного прохладнее.
Например: алюминиевый радиатор 50 x 50 x 50 мм.
Если мы покроем весь объект медью, поможет ли это теплу проходить в два раза быстрее снизу вверх через медный слой, а затем, в свою очередь, более равномерно передавать тепло нижележащему алюминию (при воздушном охлаждении)? Или тонкий слой меди не будет иметь никакого значения для сохранения преимуществ теплопередачи? 9

---

РУКОВОДСТВО ДЛЯ НОВИЧКОВ —

Читатели: существует 3 режима теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

1. Теплопроводность – передача тепла через твердые материалы; многие твердые тела, в том числе металлы, очень эффективно проводят тепло, как мы узнаем, касаясь горячих предметов и обжигаясь в тот момент, когда устанавливается связь между твердыми телами.
2. Конвекция – это передача тепла воздухом, например, нагрев воздуха в помещении водяным радиатором.
3. Излучение — это тепло, переносимое инфракрасными волнами даже через вакуум, подобно нагреву земли солнцем. Радиация — это крошечный фактор при низких температурах, но большой фактор при очень высоких температурах; этот крошечный диск в небе согревает всю планету за миллионы миль, но его температура составляет миллионы градусов.

Иногда передача тепла осуществляется несколькими способами. Горячий костер нагревает нас главным образом за счет излучения, но смена направления ветра может опалить наши волосы, когда нас омывает конвекционное тепло.

12 ноября 2009 г.

А. Привет, Рома. Цепь прочна настолько, насколько прочно ее самое слабое звено, включая цепи теплопередачи. Хотя мы не говорили о размерах, ориентации и т. д., я вполне уверен, что вы оба обнаружите, что конвекционный элемент является самым слабым звеном в цепи, потому что он всегда таков, что любое усилие, которое вы прилагаете, увеличение проводимости металла будет потрачено впустую как ошибка округления.

Хотя вы можете взять в библиотеке книгу о теплопереносе и поработать над расчетами, и я поощряю это, простой опыт также может помочь вам: если на плите стоит горячая сковорода, вы обожжетесь, если прикоснетесь к ней, несмотря ни на что из чего сделана сковорода. Причина, по которой мы случайно касаемся горячей сковороды, заключается в том, что конвективный и лучистый перенос тепла от сковороды к нашей руке настолько низок, что мы почти не получаем предупреждения, когда наша рука приближается к ней. -1).

При расчете количества тепла, проводимого алюминием толщиной 5 мм, мы можем обнаружить, что оно равно <= количеству тепла, проводимого слоем металла толщиной 5 мкм с низкой теплопроводностью, такого как никель, сталь, олово и т. д. Таким образом, возможно, теплопроводность алюминиевая пластина с покрытием должна оставаться равной алюминиевой пластине.

Прошу прощения, если ошибаюсь. Я не из области металлургии. Я просто заинтересовался этим, потому что одно из моих требований к обшивке (которое до сих пор осталось незавершенным).

9

---

12 апреля 2013 г.

А. Привет, Рави. Это общедоступный форум, где читатели размещают свои вопросы, а другие читатели пытаются помочь ответить на них. Как оператор веб-сайта, я стараюсь поддерживать обсуждение, пытаясь ответить, если никто другой не ответил. . . но это не значит, что я считаю себя экспертом по теплопередаче; Я не.

Все-таки, чтобы не сбивать с толку читателей, наверное, следует предупредить их, что вы говорите о проводимости, а я говорил о конвекции.
9

---

15 апреля 2013 г.

Уважаемый Тед,

Большое спасибо за ответ. Не многие форумы так помогают людям с их вопросами, как этот форум.

	В. На самом деле я хотел быть уверен, что не ошибаюсь в вопросе нанесения никелирования на алюминиевую сковороду толщиной 5 мм. И все же я не уверен, сколько жизни я должен ожидать от него. Будем признательны за советы о любой альтернативе или о том, как «сделать это дома». На самом деле мне трудно найти кого-то, кто мог бы сделать для меня гальванопокрытие. 9 15 апреля 2013 г. А. Спасибо, Рави. Пожалуйста, найдите на сайте «никелирование в домашних условиях» и опубликуйте в одной из этих тем; и если вы ищете услуги по гальваническому покрытию, разместите запрос предложений. Мы хотим вам помочь, но у нас 60 000 тем, и если треды о тепловых преимуществах промышленного меднения радиаторов блуждают в предполагаемом сроке службы самодельного никелирования алюминиевых кастрюль, а дальше в тему которых в лучших никелированных магазинах в Мумбаи читатели ничего не найдут 🙂 9 июль 2017 г. ? Привет, Шридар. Извините, но я не понимаю, что вы говорите или спрашиваете. Пожалуйста, постарайтесь подробно рассказать о том, что вы делали и каковы были результаты. Какое покрытие вы наносили. Что вы измерили и обнаружили? Какая была температура — была ли она достаточно высокой, чтобы перенос тепла излучением мог играть роль? Что именно противоречило вашим выводам в журнальной статье? Абстрактные разговоры о «проводящих покрытиях» на радиаторах, которые основаны на конвекции и, возможно, на излучении, а не на проводимости, похоже, приводят только к дополнительным недоразумениям, а не к большей ясности 🙂 9 Finishing.com стал возможным благодаря … этот текст заменяется на bannerText Вопрос, ответ или комментарий в ЭТОЙ теме -или- Начать НОВУЮ тему Отказ от ответственности: с помощью этих страниц невозможно полностью диагностировать проблему отделки или опасность операции. Вся представленная информация предназначена для общего ознакомления и не является профессиональным мнением или политикой работодателя автора. Интернет в значительной степени анонимен и непроверен; некоторые имена могут быть вымышленными, а некоторые рекомендации могут быть вредными. Если вы ищете продукт или услугу, связанную с отделкой металлов, проверьте эти каталоги: О нас/Контакты    —    Политика конфиденциальности    —    ©1995-2022 Finishing.com, Пайн-Бич, Нью-Джерси, США Поглотитель Радиаторы представляют собой материалы, созданные для эффективного регулирования температуры нагрева любого электронного или механического устройства. Они имеют основание, лежащее на поверхности чипа устройства, при этом имея расширенные «плавники». Они служат «теплообменником», передающим выделяющееся тепло теплоносителю или текучей среде. Радиаторы также часто встречаются в настройках компьютерного оборудования, что помогает охлаждать процессор, наборы микросхем, графические процессоры и оперативную память вашего компьютера. Это также позволяет вашей системе максимизировать производительность без перегрева, что приводит к задержке и, как следствие, к фатальному повреждению. Это достигается за счет снижения его температуры с помощью достаточного количества воздуха. Наиболее часто используемыми материалами для радиаторов являются алюминиевые и медные сплавы. Определение алюминиевых радиаторов Алюминиевые радиаторы в основном используются из-за их высокой теплопроводности, которая измеряется на уровне 235 Вт/м·К. Они используются для чистой теплопроводности, поэтому они являются одним из наиболее широко применяемых металлов на земле. Они обладают низкой плотностью для проведения машин, сохраняя при этом хорошую прочность при передаче тепла и производительность устройства. Хотя его коррозионная стойкость впечатляет, он не так эффективен, как медный материал. Они также отлично подходят для вторичной переработки. Определение медных радиаторов С другой стороны, медные радиаторы применимы, поскольку они обладают коррозионной и противомикробной стойкостью благодаря эффективной теплопроводности более 400 Вт/м·К. Хотя их нелегко обрабатывать, они все же дороги и дороги, в зависимости от их чистоты. Вот почему медные сплавы используются для промышленных линий, таких как электростанции, солнечные системы и плотины. Как они работают Когда ваш чип работает, он нагревается от интенсивного использования. Работа радиатора, размещенного на нем, помогает правильно распределять тепло, излучаемое через ребра, поддерживая правильную рабочую температуру чипа. Когда ваш чипсет, графический процессор или оперативная память нагреваются, тепловому излучению и теплопроводности способствует поток жидкости, который отводит тепло, что приводит к охлаждению. Не новость, что перегрев разрушит всю работу электроники, и это подчеркивает необходимость хорошего теплоотвода. Общее использование радиаторов Чтобы обеспечить эффективное управление тепловым излучением вашего устройства, важно использовать радиаторы для максимизации функциональных возможностей и эксплуатации. Как я уже упоминал ранее, более низкая температура поможет вашей электронике обеспечить превосходную функциональность при одновременном увеличении ожидаемого срока службы. Производительность вашего радиатора зависит от нашей скорости, конструкции ребер, обработки поверхности и, в конечном счете, от выбора материала. Типы изготовления Радиаторы включают в себя множество разновидностей конструктивных конструкций для компьютерных и электрических материнских плат. В этих формах бывают как алюминиевые, так и медные радиаторы. Есть: Экструдированные радиаторы Приклеенные радиаторы Кованые радиаторы Штампованные радиаторы Радиаторы с ЧПУ Ребристые радиаторы с застежкой-молнией Ребра В нашей электронике присутствует охлаждающая жидкость, и работа вашего радиатора заключается в рассеивании потока теплового излучения через нее. Это необходимо для того, чтобы ваши чипсеты работали с максимальной производительностью без перегрева или повреждения. Производительность ребра также можно измерить по его толщине и высоте. Когда тепло передается ребру, оно сочетается с тепловым сопротивлением, что приводит к уменьшению тепла и увеличению потока жидкости. Форма и конструкция ребер радиатора всегда будут иметь значение, поскольку они являются основным каналом передачи тепла. Когда ребра радиатора плотно сконструированы, и между ними нет большого потока воздуха, производительность теплового излучения значительно снизится. Это приводит к страшному перегреву. Различия между обоими типами радиаторов Давайте рассмотрим некоторые различия между обоими материалами радиатора. А не ___ ли нам? Динамика тепла Хотя медные радиаторы излучают тепло намного лучше, чем обработка алюминия, последний также эффективно справляется со своей задачей. Основное отличие, которое я могу отметить здесь, заключается в том, что алюминиевые радиаторы делают это в меньшем масштабе. Для компьютеров большинство графических карт AMD, естественно, перегреваются больше, чем другие, такие как INTEL и HMD, поэтому ваше тестирование зависит исключительно от типа чипсета. Теплопроводность Я знаю, вам может быть интересно, что отличает эту точку от динамики тепла. Ну, я бы сказал, что теплопроводность — это только часть всей истории. Медные радиаторы довольно хорошо справляются с теплопроводностью, поскольку они могут помочь генерировать больше энергии за счет максимального использования потенциала чипсета. Это еще одна причина, по которой они используются для мощных чипсетов, потому что они используют их мощность. Динамика тепла – это этап, на котором распределяется выделяемое тепло. Охлаждение Охлаждение для меня — это вопрос восприятия. Оба радиатора хорошо охлаждаются, но один должен работать лучше, чем другой. Причина, по которой я буду использовать медную конструкцию, заключается в том, что, поскольку она проводит больше тепла, она обеспечивает лучшее распределение тепла, когда чипсет или процессор являются мощными. Совсем по-другому обстоят дела с более слабыми чипсетами. Большинство владельцев маломощных компьютеров обратятся к алюминиевому чипсету, потому что он превосходно работает в этой среде. Медные поглотители могут даже дойти до перегрева более слабых чипсетов из-за высокого спроса на энергию и тепловое излучение. Кроме того, производительность ввода сильно отличается от производительности вывода. Медь максимизирует теплопроводность и, возможно, производительность ваших графических процессоров. Но как насчет реальной производительности на экране? Существует также случай атмосферы, поскольку медь хорошо подходит для небольших помещений. Сборка и штамповка Алюминиевые сплавы мягче, легче и лучше взаимодействуют с воздухом, что делает их лучшим выбором для графических карт и процессоров. Медные радиаторы намного тяжелее по сравнению с ними, но это не означает лучшей производительности, потому что все зависит от конструкции и того, как она адаптируется к сборке электроники. Это следует учитывать при сравнении обеих сборок. Пытаясь проанализировать плотность системы радиатора, вы должны иметь в виду, что необходимо рассчитать стоимость и эффективность. Чем плотнее радиатор, тем с большим тепловым потоком он должен справиться. Экструзия Я также обнаружил, что алюминиевые радиаторы просты в экструзии, анодировании и оребрении. Это связано с его более легкой конструкцией и возможностью изготовления из широкого спектра материалов. Все это становится чрезвычайно дорогостоящим для медных раковин, где экструзия затруднена и высока вероятность повреждения инструмента. Экструзия меди также требует высоких температур. Медные материалы не так легко паяются или экструдируются, как алюминий, из-за эластичности. С ростом числа электронных сборок ежегодно внедряются современные мощные приложения, и вопрос все еще актуален? Могут ли более простые радиаторы, такие как алюминий, справиться с тепловым потоком? Медные радиаторы — лучший выбор для ресурсоемких рабочих нагрузок, таких как эффективные аккумуляторные батареи, высокотехнологичные игры и инверторы. Определение и выбор правильного типа мойки Как я неоднократно упоминал в этой статье, выбор правильного типа раковины для вас будет зависеть от многих факторов, которые мы рассмотрим здесь: Тип теплопередачи Тип теплопередачи зависит от трех режимов ; теплопроводность, конвекция и излучение. И ваши медные, и алюминиевые радиаторы хорошо работают с тремя модулями, потому что они оба имеют дело с более плотным движением и более высокими температурами. Это просто зависит от типа и положения электроники. Температура окружающей среды Что касается «типа теплопередачи», характер работы вашего устройства определяет способ и способ распределения тепла. Это работает как для алюминиевых, так и для медных раковин. Вес и стоимость обоих типов радиаторов Радиаторы из чистой меди имеют привлекательный дизайн вентилятора и обработаны антиоксидантами. Они довольно тяжелые и весят около 500 г для кухонных плит с усилителем и высокотехнологичных компьютеров. Стоимость приобретения обычно колеблется от 30 до 50 долларов в зависимости от размера и типа использования. Алюминиевые радиаторы имеют большее количество ребер и стоят от 10 до 30 долларов при среднем весе 275 г. Заключение Разница между алюминиевыми и медными радиаторами достаточно велика, несмотря на их поразительное сходство. В порядке применения или использования важно изложить свои рекомендации, зная, что вы хотите от своего электроники или компьютера. Эти схемы включают рейтинг IP вашей системы, размеры продуктов, стоимость системы, объемные модули охлаждения, требования к изоляции и компоненты. Они помогут вам определить наилучшие способы выбора правильного радиатора для компьютера или электроники, на которую вы собираетесь установить радиатор. Большинство высококачественных систем не работают эффективно с алюминиевыми грузилами, в то время как медные грузила могут повредить некоторые из них. Это важно знать, чтобы не повредить всю систему, настроенную в попытке уменьшить тепловыделение. Теплопроводность композитов графит/алюминий и графит/медь | J. Теплопередача Пропустить пункт назначения Технические брифинги М. А. Ламберт, Л. С. Флетчер Информация об авторе и статье Дж. Теплообмен . May 1996, 118(2): 478-480 (3 страницы) https://doi.org/10.1115/1.2825869 Опубликовано в Интернете: 1 мая 1996 г. История статьи Получено: 1 января 1995 г. Пересмотрено: 1 декабря 1995 г. Онлайн: 5 декабря 2007 г. Просмотры Содержание артикула Рисунки и таблицы Видео Аудио Дополнительные данные Экспертная оценка Делиться MailTo Твиттер LinkedIn Иконка Цитировать Цитировать Разрешения Поиск по сайту Citation Ламберт, Массачусетс, и Флетчер, Л. С. (1 мая 1996 г.). «Теплопроводность композитов графит/алюминий и графит/медь». КАК Я. Дж. Теплообмен . май 1996 г.; 118(2): 478–480. https://doi.org/10.1115/1.2825869 Скачать файл цитаты: Рис (Зотеро) Менеджер ссылок EasyBib Подставки для книг Менделей Бумаги КонецПримечание РефВоркс Бибтекс Процит Медларс панель инструментов поиска Расширенный поиск Раздел выпуска: Технические описания Ключевые слова: Проводка, Электронное оборудование, Теплофизические свойства Темы: Алюминий, Композитные материалы, Медь, Электронное оборудование, графит, Теплопроводность, Теплопроводность 1. Aluminium Company of America (ALCOA), 1968, личное сообщение Л. С., Флетчеру, 10 декабря. Огайо. 3. Бизли, К. Г., 1990, «Управление температурой электроники: Ежегодный отчет о состоянии для Управления военно-морских технологий (ONT)», Центр поддержки морского вооружения (NWSC), Крейн, Индиана, отчет № ESE-04409, Декабрь 4. Клайн Т.В. и Уизерс П.Дж., 19 лет93, An Introduction to Metal Matrix Composites , Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство. 5. Эллис, Д. Л., и МакДэнелс, Д. Л., 1991, «Теплопроводность и тепловое расширение композитов графитовое волокно/медная матрица», представлено на Ежегодном собрании Металлургического общества, Новый Орлеан, Луизиана, 17 февраля. -21. 6. Гордон, Ф. Х., и Клайн, Т. В., 1991, «Транспортные свойства титана, армированного коротким волокном, карбидом кремния», в Композиты с металлической матрицей — обработка, микроструктура и свойства, 12-й Международный симпозиум RisO , N. Hansen, D. Juul-Jensen, T. Leffers, H. Lilholt, T. Lorentzen, A.S. Pedersen, JB Pedersen и B. Ralph, ред., Ris0 National Laboratory, стр. 361–366. 7. Kline S. J. , и McClintock F. A. , 1953 , « , описывая неопределенность в экспериментах 9003, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . Том. 75 , № 1 , январь, стр. 3 – 8 . 8. Kuniya K. , Arakawa T. K. , and Chiba A. , 1987 , “ Thermal Conductivity, Electrical Conductivity, and Удельная теплоемкость композита медь-углеродное волокно », Труды Японского института металлов , Том. 28 , стр. 819 – 826 . 9. Ламберт, М. А., и Флетчер, Л. С., 1993, «Экспериментальная тепловая контактная проводимость серебряных покрытий, осажденных из паровой фазы, гальванопокрытий и пламенным напылением», Документ AIAA № 93-0846. 10. Ламберт, М. А., и Флетчер, Л. С., 1994 г., «Экспериментальная тепловая контактная проводимость композитов с металлической матрицей из непрерывных волокон», документ AIAA № 9.4-0122. 11. Маасс, Д., и Маквински, М. , 1992 г., «Композиты из пекового волокна в качестве замены алюминия для высокопроизводительных радиаторов авионики», Advanced Composite Products, Inc., Отчет для Центра надводных боевых действий ВМС (NSWC) , Кран, ИН. 12. Монтесано, М. Дж., Виганд, Дж. Т., и Реш, Дж. К., 1992 г., «Демонстрация улучшенного теплоотвода из композитного волокна с улучшенной сквозной теплопроводностью», документ ASME № 92-WA/EEP-31. 13. Пфайффер В. и Таллон Дж., 1992, «Углеродные композиты с высокой проводимостью для радиаторов SEM-E», Конференция по электронике SAMPE, июнь. 14. Reeves A. J. , Taylor R. , and Clyne T. W. , 1991 , “ The Effect of Interfacial Reaction or Thermal Properties из титана, армированного частицами карбида кремния », Материаловедение и инженерия , Vol. A141 , стр. 129 – 138 . 15. Тулукиан Ю.С. и Хо С.Ю., ред., 1972, Теплофизические свойства вещества: Том. 1, теплопроводность металлических твердых тел; Том. 2, Теплопроводность неметаллических твердых тел , Plenum Press, Нью-Йорк. Этот контент доступен только в формате PDF. Предварительный просмотр первой страницы в формате PDF Закрыть модальный режим В настоящее время у вас нет доступа к этому содержимому. $25,00 Покупка Товар добавлен в корзину. Проверить Продолжить просмотр Закрыть модальный режим Альтернативы меди и алюминию для теплообменников Во многих отраслях, которые мы обслуживаем, чрезвычайно популярны теплообменники, изготовленные из медных трубок и алюминиевых ребер, и очень часто эти материалы являются отличным выбором. Но медь и алюминий подходят не для всего. В Super Radiator Coils потребности многих наших клиентов часто диктуют нам исследовать и понимать альтернативные материалы. В этом посте мы опишем четыре материала, которые мы используем для ребер, труб и коллекторов, когда алюминий и медь не лучший выбор — обычно из-за сочетания высоких температур, высокого давления или проблем с коррозией. Мы дадим обзор каждого, плюсы и минусы их соответствующих свойств, а также некоторые приложения, для которых они обычно используются. Нержавеющая сталь и нержавеющие суперсплавы Плюсы: коррозионная стойкость, долговечность, устойчивость к температуре и давлению Минусы: характеристики теплопередачи от плохих до умеренных, стоимость Все три наших завода используют нержавеющую сталь для всего, от труб до коллекторов, ребер и корпусов. Настоящая польза нержавеющей стали заключается в содержании в ней хрома, который делает металл устойчивым к коррозии. Сплавы из нержавеющей стали могут содержать любое количество элементов, но все они содержат не менее примерно 11% хрома, который образует пассивный слой при воздействии воздуха, что делает нержавеющую сталь очень устойчивой к однородным коррозионным воздействиям. Как правило, чем выше содержание хрома, тем более устойчива нержавеющая сталь к равномерной коррозии. Это не означает, что нержавеющая сталь полностью не подвержена коррозии. При достаточно высоких концентрациях сильные кислоты, такие как соляная кислота, могут вызывать коррозию нержавеющей стали, как и щелочные растворы, такие как гидроксид натрия. Источник: «Руководство по выбору и использованию нержавеющей стали». Эти типы нержавеющей стали являются рабочими лошадками для ряда отраслей, включая водоподготовку, нефтегазовую, пищевую промышленность и многие другие. Несмотря на то, что коррозионная стойкость нержавеющей стали очень хорошая, ее характеристики теплопередачи являются недостатком, поскольку все нержавеющие стали являются проводниками тепла от плохих до умеренных. Их теплопроводность колеблется от 8,1 БТЕ/(фут·ч·°F) для супераустенитных сплавов до 15,1 БТЕ/(фут·ч·°F) для ферритных сплавов. В то время как проводимость нержавеющей стали находится на нижнем уровне, она обычно используется для приложений, в которых превосходная теплопередача является более низким приоритетом, чем такие вещи, как устойчивость к высоким температурам, давлению и коррозии. Для сравнения характеристик теплопередачи этих материалов мы будем использовать гипотетический теплообменник – водяной змеевик размером 40 x 80 дюймов. Производительность (БТЕ/ч) этого змеевика, изготовленного из трубок из нержавеющей стали 304 и алюминиевых ребер, на 19% меньше, чем у такого же змеевика, изготовленного из медных трубок. Нержавеющие стали сгруппированы в четыре категории в зависимости от их кристаллической структуры: ферритные, аустенитные, мартенситные и дуплексные. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей дополнительно усиливается молибденом, добавление которого повышает устойчивость к точечной коррозии. Никель также является частым ингредиентом в нержавеющих сплавах. Один материал с повышенным содержанием этих элементов равен 9.0394 AL-6XN® , сверхаустенитный нержавеющий сплав, который мы регулярно используем для изготовления теплообменников, предназначенных для сильнокислых, загрязненных или соленых сред. Нравится то, что вы читаете? Подпишитесь на наш блог и никогда не пропустите пост! Его состав указан в таблице ниже. AL-6XN также содержит небольшое количество других элементов, таких как азот, фосфор и марганец, которые повышают твердость стали и способствуют ее коррозионной стойкости. Еще одна сверхаустенитная нержавеющая сталь, которую мы используем из-за ее высочайшей устойчивости к коррозии, — Hastelloy®. Ряд коррозионностойких и жаропрочных сплавов продается под маркой Hastelloy, наиболее популярным из которых является C-22®. Hastelloy® C-22®, известный своей устойчивостью как к окисляющим, так и к неокисляющим веществам, часто используется в суровых промышленных условиях. Мельхиор Плюсы: Коррозионная стойкость, долговечность, теплоотдача Минусы: стоимость Мельхиор, или медно-никелевый сплав, это медный сплав, содержащий никель, а также элементы для повышения прочности, такие как железо – которое также добавляет устойчивость к высоким скоростям потока – и марганец, выполняющий функцию раскислителя при смешивании и литье. Добавление никеля делает мельхиор устойчивым к коррозии, особенно к морской воде в морской среде. Содержание меди в нем обычно колеблется от 60 до 9.0 процентов, но чаще всего мы видим мельхиор в сплавах 90/10 и 70/30, названных по соотношению меди и никеля соответственно. См. разбивку этих двух сплавов ниже. Мельхиор обладает коррозионной стойкостью благодаря тонкой прочной защитной пленке на поверхности, которая быстро образуется после контакта с чистой морской водой. Для полного формирования требуется примерно два-три месяца, после чего скорость коррозии со временем будет продолжать снижаться. Мельхиоровые сплавы немного лучше проводят тепло, чем нержавеющие стали, с типичным диапазоном 29БТЕ/(ч × фут × F°) при 200°F для мельхиора 70/30 до 33 БТЕ/(ч × фут × F°) при 200°F для разновидности 90/10. Из металлов, используемых в этом изделии, мельхиор по теплопередаче уступает только меди. Если мы используем тот же гипотетический змеевик из предыдущего раздела, то производительность (БТЕ/ч) мельхиорового водяного змеевика размером 40 x 80 дюймов с алюминиевыми ребрами всего на 9% ниже, чем у медно-алюминиевой версии того же змеевика. Потрясающая коррозионная стойкость мельхиора является его главным преимуществом, что делает его идеально подходящим для морских применений, таких как опреснительные установки и морские нефтегазовые платформы. Другие распространенные области применения мельхиора включают, среди прочего, конденсаторы электростанций, производство пара для судоходства и компоненты систем рекуперации тепла на опреснительных установках. Углеродистая сталь Плюсы: Характеристики теплопередачи, прочность, универсальность, термостойкость, стоимость Минусы: Плохая коррозионная стойкость Третий материал, который будет использоваться в этой статье, — углеродистая сталь. Углеродистая сталь, названная в честь содержания углерода, классифицируется по тому же критерию: низкоуглеродистая сталь, среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь. Углеродистая сталь обычно содержит от 0,04% до 1,5% углерода. Другие элементы часто добавляются для улучшения желаемых характеристик, таких как твердость и свариваемость. Мы в основном используем мягкую сталь для теплообменников в основном из-за ее свариваемости, но также частично из-за ее теплопроводности, которая в среднем составляет примерно 26 БТЕ/(час × фут × F°) при 200°F, что ставит ее прямо посередине. металлов, рассмотренных в этом посте. Например, наш теоретический водяной змеевик 80 x 40, изготовленный из углеродистой стали, приводит к снижению производительности на 16% по сравнению с медным змеевиком тех же размеров. Как и нержавеющая сталь, углеродистая сталь также ценится за ее способность работать при более высоких температурах, чем медь. Титан Плюсы: Прочность, коррозионная стойкость Минусы: Плохая теплопередача, стоимость, доступность, время выполнения заказа, технологичность Последний металл, который будет исследоваться в этой статье, — титан. Хотя мы нечасто работаем с ним, время от времени клиенты запрашивают его, или наши инженеры определяют, что это подходящий вариант в зависимости от операционной среды. Преимущество титана заключается в его прочности и коррозионной стойкости. Он чрезвычайно прочен, что делает его подходящим для промышленных условий. В нелегированной форме прочность титана аналогична прочности стали, но при этом он намного менее плотный, чем сталь, поэтому стоит учитывать, является ли вес важным фактором. Когда мы работаем с титаном, мы, как правило, используем два типа: класс 1 (согласно ASME SB-338) и класс 2 (согласно ASME SB-861), оба из которых нелегированные, также известные как «коммерчески чистые». Класс 1 находится на нижнем конце спектра прочности в отношении титана. Это также самый мягкий и пластичный из нелегированных разновидностей титана. Марка 1 также предлагает хорошую способность к холодной штамповке и ударную вязкость наряду с превосходной коррозионной стойкостью титана. Из-за этих свойств мы используем титановые трубы класса 1 при изготовлении титановых теплообменников. Титан класса 2 известен как «рабочая лошадка» титана. Его способность к холодной штамповке и относительная простота изготовления делают его желательным для ряда применений, таких как производство электроэнергии, целлюлозно-бумажная и пищевая промышленность. Марка 2 также обладает хорошей свариваемостью и отличной коррозионной стойкостью. Когда нам нужно изготовить коллекторы из титана, мы используем сорт 2. С точки зрения теплопередачи титан находится в нижней части спектра с теплопроводностью примерно 12 БТЕ/(час × фут × F°) при 200°. Ф. Титан иногда используется в тех же областях, что и нержавеющая сталь и мельхиор, таких как морские системы, опреснение воды и производство электроэнергии. Обратитесь к приведенной ниже таблице для сравнения теплопроводности всех металлов, описанных в этом посте, а также для сравнения с медью. Подводя итог, можно сказать, что помимо меди и алюминия существует множество вариантов материалов, а для теплообменников возможно практически безграничное количество комбинаций материалов. Опыт наших инженеров в сочетании с нашим программным обеспечением для подбора змеевиков означает, что мы можем спроектировать змеевик, используя любой из материалов, описанных в этом посте. Если вы не уверены, какие материалы нужны для вашего приложения, но не думаете, что медь и алюминий — правильный выбор, позвоните нам. Мы разработаем для вас катушку, соответствующую вашим потребностям и бюджету. Не оставайтесь в стороне, когда дело доходит до информации о теплопередаче. Чтобы быть в курсе различных тем по этому вопросу, подпишитесь на суперблог, наш технический блог, Doctor’s Orders и следите за нами в LinkedIn, Twitter и YouTube. Теплопроводность обычных сплавов в корпусах электроники Джим Уилсон, младший технический редактор	Теплопроводность (Вт/мК) при 25°C	КТР (частей на миллион/°C) при 25°C
Медь	395	17,1
Алюминий	200	23,5
CuMo	160-185	7,0-9,0
CuW	180-220	6,5-8,5
Ковар	17	5,9
Сплав42	12-15	4-6
Инвар + серебро	130	7,2
Ковар + серебро	110	7
AlSiC	150-200	8-15
Алюминий Кремний	120-160	7-17
Бе-ВеО	200-260	6-9
Алюминиево-графитовые волокна	190-240	4-8
Медно-графитовые волокна	300-400	5-9
Аль-Даймонд	300-500	7-10
Аг-Даймонд	450-600	5-8

Таблица 1. Сплавы по теплопроводности с коэффициентом теплового расширения, согласованным с корпусом электроники

В таблице 1 перечислены несколько металлических сплавов, используемых в корпусе электроники
, и их приблизительные значения
теплопроводности и КТР. Трудно
определить точные значения теплопроводности
из-за различий в зернистой структуре и составе сплава
. Некоторые из этих сплавов являются собственностью производителя
и недоступны для широкого круга поставщиков
. Следовательно, инженеры-теплотехники часто вынуждены полагаться на значения теплопроводности
, предоставляемые производителем. К сожалению, производители
не всегда усердно указывают
температура испытания и состав сплава. Следует
признать, что этот список является лишь репрезентативной
выборкой доступных материалов, и продолжающиеся
исследования, вероятно, расширят доступный выбор.

Некоторые композиты доступны в виде ламинатов или
с непрерывными волокнами (например, графита) и будут иметь свойства
, которые не являются изотропными. Кроме того, 90–105 состав некоторых из этих композитов может быть скорректирован 90–105 для выбора желаемого КТР и заданного значения 90–105.0105 широкий спектр потенциальных комбинаций, заинтересованному
читателю рекомендуется обратиться к [1]. Предыдущие столбцы технических данных
в ElectronicsCooling включают [4]
, в котором указана теплопроводность материалов выводной рамы, и [5] и [6], которые охватывают коэффициент теплового расширения.

Металлические сплавы имеют долгую историю использования в упаковке электроники, особенно в упаковке дорогостоящих компонентов
. Требования, которые приводят к выбору металла
, включают долговечность упаковки, необходимость герметичности среды в упаковке,
сложной геометрии, требующей сложной механической обработки, электрического и радиочастотного заземления,
и, конечно же, тепловых характеристик. Сплавы разрабатываются так, чтобы они имели желаемые свойства
, которые отличаются от свойств исходных материалов. Одним интересным механическим свойством
является коэффициент теплового расширения (КТР).

Проблемы надежности упаковки требуют понимания и управления различиями в CTE среди материалов
в упаковке. Полупроводники имеют
относительно низкие коэффициенты расширения (Si ~ 2,8 ppm/°C и GaAs ~ 6 ppm/°C при
комнатная температура). Стандартными теплораспределяющими металлами являются алюминий
и медь (КТР ~ 23 ppm/°C и ~ 17 ppm/°C соответственно при комнатной температуре
). Непосредственное крепление полупроводника к металлу
без податливого крепежного материала часто приводит к чрезмерным нагрузкам. Потребность
в металлах с более низким КТР привела к разработке металлических сплавов с КТР
ниже, чем у меди или алюминия.

Обычные сплавы, ограничивающие КТР, используемые для теплораспределения
— это «тугоплавкие сплавы», такие как медь-молибден (CuMo) или медь-вольфрам
(CuW). Обычно тугоплавкий металл составляет около 75-85% соединения
, что приводит к более низкому КТР, но проводимость
также снижается по сравнению с чистой медью.