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

Теплопроводность металлов и сплавов: таблица

Теплопроводность металлов и сплавов: таблица

• Металлы

• Обновлено 10 октября 2020 г.

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

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.

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

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

• вида металла;
• химического состава;
• пористости;
• размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

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.

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.

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.

Оцените статью:

Рейтинг: 5/5 — 1
голосов

Ещё статьи по теме:

Алюминий против меди в трансформаторах | Подстанции

В электроэнергетике, и для обмоток низшего напряжения силовых трансформаторов, в частности, медь считается более предпочтительным материалом, чем алюминий. В статье выполнено объективное сравнение достоинств и недостатков обоих металлов  при эксплуатации трансформаторов.

Введение

Алюминий является основным материалом выбора для обмотки низкого напряжения, сухих трансформаторов мощностью более 15 киловольт-ампер (кВА). В некоторых других странах мира, медь является преобладающим намоточным материалом. Основной причиной выбора алюминиевых обмоток является их низкая начальная стоимость. Стоимость меди исторически оказалась гораздо более изменчивой, чем стоимость алюминия, так что цена покупки медного проводника в целом является более дорогим выбором. Кроме того, поскольку алюминий имеет большую пластичность и легче поддается сварке, то является более дешевым материалом при производстве. Тем не менее, надежные соединения алюминия требуют больше знаний и опыта со стороны сборщиков силовых трансформаторов, чем это требуется для медных соединений.

Технические аргументы в электротехнической промышленности о преимуществах и недостатках алюминия по сравнению с медью меняются туда и обратно в течение многих лет. Большинство из этих аргументов несущественны, а некоторые могут быть классифицированы просто как дезинформация. Повод этой статьи —  обсуждение некоторой общей озабоченности по поводу выбора между этими двумя материалами для обмоток трансформаторов.

Таблица 1: Распространенные причины выбора материала обмоток для низковольтных сухих силовых трансформаторов

Различия между медью и алюминием

Основные беспокойства по поводу выбора материала обмотки отражают пять характерных различий между медью и алюминием:

Таблица 2: Пять характерных различий между медью и алюминием

Возможность соединения

Оксиды, хлориды, сульфиды или недрагоценные металлы, более проводящие на меди, чем алюминии. Этот факт делает очистку и защиту соединителей для алюминия более важной. Некоторые считают соединения меди с алюминием несовместимыми.  Также под вопросом  сопряжение соединений между алюминием трансформаторов и медным проводом присоединения.

Коэффициент расширения

При изменении температуры алюминий расширяется почти на треть больше, чем медь. Это расширение, наряду с пластичным характером алюминия, вызывает некоторые проблемы для ненадлежаще установленных болтовых соединений. Чтобы избежать ослабления соединения, необходимо его подпружинивание. Используя либо чашевидные или прижимные шайбы можно обеспечить необходимую эластичность при сочленении, без сжатия алюминия. При использовании надлежащей арматуры алюминиевые соединения, могут быть равными по качеству медным.

Теплопроводность

Некоторые утверждают, что поскольку,  теплопроводность меди выше, чем алюминия то это оказывает влияние на снижение хот-спот температуры обмотки трансформатора. Это верно только тогда, когда проводники обмоток из меди и алюминия  одинакового размера, геометрии и дизайна. Следовательно, для любого силового трансформатора заданного размера, тепловые характеристики теплопроводности алюминия могут быть очень близки меди. Для алюминиевых обмоток для достижения той же самой электропроводности как у меди, она должна быть примерно на 66% больше по площади поперечного сечения.. Производители трансформаторов проектируют и проверяют их с учетом  хот-спот особенностей их конструкции и использую площадь поверхности охлаждения, геометрию обмоток, воздуховоды, и форму проводников для получения приемлемых хот-спот градиентов, независимо от материала намотки.

Электрическая проводимость

Часто аргументы указывают на неполноценность проводимости алюминия, мотивируя это тем, что алюминий имеет только 61% от проводимости меди, что приводит к более высоким потерям в алюминиевых обмотках трансформаторов. Проектировщики всегда обеспокоены температурой обмоток.  Чтобы удержать температуру в данном классе изоляции, трансформаторы с алюминиевыми обмотками разрабатывают с  проводниками большей площади поперечного сечения чем медь. В среднем, это приводит к потерям энергии для алюминия одинаковым с медью. Таким образом,  силовые трансформаторы аналогичной конструкции с тем же самым нагревом имеют примерно эквивалентные потери независимо от материала проводника.

Производители трансформаторов ограничивают выбор доступных размеров проводников. Из-за этого некоторые проекты в алюминии могут получить более низкие потери чем в меди просто, потому что ограничен выбор размера провода. В других проектах медь более эффективна. Немногие, если таковые вообще имеются, производители трансформаторов сухого типа для низкого напряжения изменяют основные размеры сердечника при переходе от алюминия к меди, так что потери в сердечнике остаются примерно одинаковыми, независимо от обмоточного материала. Если одинаковой эффективности можно добиться путем изменения размеров намоточного провода и основные потери остаются теми же, нет никаких практических оснований ожидать, что один дизайн трансформатора, более эффективен, чем другие. Разница в стоимости между медью и алюминием часто позволяет обеспечить  алюминиевые проводники большего сечения, что приводит к снижению потерь холостого хода при меньших затратах, чем если бы были использованы медные проводники.

Предел прочности на разрыв

Более низкая прочность на растяжение и предел текучести алюминия вызывала некоторое беспокойство по поводу его использования   при циклических нагрузках. Нагрузки с большими токовыми бросками,  которые создают приводы постоянного тока и некоторые другие потребители, приводят к появлению электромагнитных сил, которые могут вызвать движение проводников и смещение обмотки. Как показано в таблице 2, алюминий имеет только 38% от предела прочности меди. Тем не менее, в таблице сравнение основано на равных площадях поперечного сечения. Как отмечалось ранее, чтобы обеспечить равный рейтинг   трансформаторам с алюминиевыми обмотками необходимо иметь обмотки площадью поперечного сечения на 66% больше, чем трансформаторам с медными обмотками. Использование больших размеров проводников приводит к показателям алюминиевой обмотки  почти равным медной. Способность трансформатора противостоять долговременным механическим воздействиям бросков нагрузки больше зависит от соответствующего баланса обмотки и крепления соединительных проводов чем от выбора проводника. Не обнаружено существенной разницы между медными или алюминиевыми обмотками трансформаторов низкого напряжения в механических повреждениях при испытаниях.

Подключение

Подключение на сегодняшний день является самой распространенной причиной «ущербности» ​​в отношении использования алюминиевых обмоток трансформаторов. И медь и алюминий склонны к окислению или другим химическим изменениям под воздействием атмосферы. Проблема в том, окись алюминия является очень хорошим изолятором, в то время как оксид меди, хотя и не считается хорошим проводником, но не так проблематичен в болтовых соединениях. Зачистка контактов вместе  с качественным  соединением позволяют предотвратить окисление. Эти рекомендации относятся к любому проводящему материалу,  просто более существенны для алюминия. Большинство электриков хорошо обучены  этим процедурам, и техника выполнения болтовых соединений проводников из алюминия четко установлена и ее надежность доказана практикой.

В общем, болтовые соединения из алюминия без покрытия с медью не рекомендуются. Хотя есть несколько надежных сварочных и взрывных технологий  для соединения этих двух металлов, но они, в настоящее время, почти не используются в производстве силовых трансформаторов. Большинство болтовых соединений   алюминия с медью выполнены с применением серебра или лужения. В большинстве кабельных соединений к трансформаторам с алюминиевыми обмотками используются алюминиевые наконечники с покрытием олова.  Эти наконечники специально предназначены (Al / Cu) для соединения медного провода с любым металлом. Эта практика является общепринятой и показала свою надежность на протяжении более 30 лет эксплуатации трансформаторов с алюминиевыми обмотками.

ТЕОРИЯ ПРОТИВ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Большинство аргументов в пользу меди было основано на теориях, которые, практически, не представляют из себя что-либо существенное. Несколько теорий, также существуют, которые способствуют использованию алюминия.

Один из аргументов фокусируется на различных методах выполнения медных и алюминиевых соединений.  Внутренние соединения обмоток трансформатора, выполненные  медью, как правило, паяные, тогда как же соединения алюминия свариваются с использованием инертного газа. Технически, метод пайки тугоплавким припоем делает медное соединение менее проводимым чем медь.  Сварка алюминия в инертном газе дает сплошной алюминий, соединенный без потери проводимости. Кроме того, некоторые утверждают, что в течение долгого времени медная окись продолжает формироваться, отслаивая  наружную медь и в конечном счете повреждая весь проводник.   С другой стороны, алюминиевая окись формирует стойкое, защитное покрытие на открытых металлических поверхностях, препятствуя окислению уже через несколько миллионных долей сантиметра.  Да, возможны определенные проблемы при эксплуатации трансформатора в коррозионных атмосферных или экстремальных нагрузочных условиях. Однако, среднестатистический потребитель не должен быть слишком обеспокоен этими теоретическими соображениями, потому что и у медных и у алюминиевых трансформаторов есть отличный послужной список долгих лет практического применения.

Единственная уважительная причина, чтобы предпочесть медь алюминию — ограниченность пространства. Неопровержимый факт —   намотанный медью трансформатор может быть меньшего размера чем намотанный алюминием.  Главным образом, трансформаторы, с открытым ярмом и обмотками, покупают крупные сборщики, для того чтобы поместить в их собственные устройства, в интересах экономии пространства. Большинство закрытых трансформаторов общего назначения продаются в корпусах одинаковых размеров как для алюминия так и для меди, так что даже это небольшое преимущество  меди не реализуется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбор между обмотками трансформатора из алюминия или меди сводится к личным предпочтениям. Высокая цена на медь часто требует оправданности покупки, но эти аргументы были опровергнуты в этой статье. По правде говоря, опыт работы в отрасли просто не поддерживает ни одну из наиболее часто заявляемых причин  выбора меди в сравнении с алюминием. Спрос на сухие трансформаторы с алюминиевыми низковольтными обмотками, вероятно, будет расти из-за их существенного преимущества  по стоимости перед медью. Как некоторые из старых мифов исчезают из-за ошеломляющего успеха алюминия, так все больше пользователей предпочитают заплатить меньшие деньги, при относительно небольшом дополнительном внимании к деталям, необходимым для выполнения надежных соединений. Хорошая практика при создании электрических соединений преимущество для всех в отрасли, независимо от того, используется алюминий или медь.  Прежде, чем вложить капитал в дополнительную стоимость медных трансформаторов, исследуйте причины предпочтения меди в технических характеристиках.

Коэффициент теплопроводности металлов (Таблица)

Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10^-8σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см)^-1. Это соотно­шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло­проводности.

Соотношение kpc_p=const, где р обозначает плотность, а с_р — удельную теплоем­кость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.

Таблица коэффициент теплопроводности металлов

Элементы с металлической электропроводностью (числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе)

Таблица коэффициент теплопроводности полупроводники и изоляторы

Теплопроводность металлов и неметаллов — booktube.

ru

Пояснения сравнительных величин приборов отопления

Из представленных выше данных, видно, что наиболее высоким показателем теплоотдачи обладает биметаллическое отопительное устройство. Конструктивно такой прибор представлен компанией RIFAR в ребристом алюминиевом корпусе. в котором располагаются металлические трубки, вся конструкция крепится сварным каркасом. Этот вид батарей ставится в домах с большой этажностью, а также в коттеджах и частных домах. К недостатку этого вида отопительного устройства относится его дороговизна.

Важно! Когда этот вид батарей ставится в домах с большим количеством этажей, рекомендуется иметь собственную котельную станцию, в которой есть узел водоподготовки. Это условие предварительной подготовки теплоносителя связано со свойствами алюминиевых батарей

они могут подвергаться электрохимической коррозии, когда он поступает в некачественном виде через центральную сеть отопления. По этой причине отопительные приборы из алюминия рекомендуется ставить в отдельных системах отопления.

Чугунные батареи в этой сравнительной системе параметров значительно проигрывают, у них низкая теплоотдача, большой вес отопительного прибора. Но, несмотря на эти показатели, радиаторы МС-140 пользуются спросом населения, причиной которого являются такие факторы:

Длительность безаварийной эксплуатации, что важно в отопительных системах. Стойкость к негативному воздействию (коррозии) теплового носителя. Тепловая инерционность чугуна.

Данный вид устройств отопления работает более 50 лет, для него нет разницы в качестве подготовки теплового носителя. Нельзя их ставить в домах, где, возможно, высокое рабочее давление сети отопления, чугун не относится к прочным материалам.

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.

Читать также: Самодельная точилка для ножей чертежи размеры

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.

17. Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Теплоемкость – это способность вещества поглощать теплоту при нагреве. Ее характеристикой является удельная теплоемкость – количество энергии, поглощаемой единицей массы при нагреве на один градус. От величины теплопроводности зависит возможность появления трещин в металле. Если теплопроводность низкая, то риск возникновения трещин увеличивается. Так, легированные стали имеют теплопроводность, которая в пять раз меньше, чем теплопроводность меди и алюминия. Размер теплоемкости влияет на уровень расходуемого топлива на нагрев заготовки до определенной температуры.

У металлических сплавов удельная теплоемкость находится в пределах 100-2000 Дж/(кг*К). У большинства металлов теплоемкость составляет 300–400 Дж/(кг*К). Теплоемкость металлических материалов растет с повышением температуры. Полимерные материалы, как правило, имеют удельную теплоемкость 1000 Дж/(кг?К) и более.

Электрические свойства материалов характеризуются наличием носителей зарядов электронов или ионов и свободой их передвижения под действием электрического поля.

Высокие энергии ковалентной и ионной связи сообщают материалам с этими типами связи свойства диэлектрика. Их слабая электрическая проводимость обусловлена влиянием примесей, причем под влиянием влаги, образующей с примесями проводящие растворы, электропроводность таких материалов возрастает.

Материалы с разными типами связи имеют различные температурные коэффициенты электросопротивления: у металлов он положителен, у материалов с ковалентным и ионным типом связи – отрицателен. При нагреве металлов концентрация носителей зарядов – электронов не увеличивается, а сопротивление их движению возрастает из-за увеличения амплитуд колебаний атомов. В материалах с ковалентной или ионной связью при нагреве концентрация носителей зарядов повышается настолько, что нейтрализуется влияние помех от увеличения колебаний атомов.

Теплопроводностью называется перенос тепловой энергии в твердых телах, жидкостях и газах при макроскопической неподвижности частиц. Перенос теплоты происходит от более горячих частиц к холодным и подчиняется закону Фурье.

Теплопроводность зависит от типа межатомной связи, температуры, химического состава и структуры материала. Теплота в твердых телах переносится электронами и фононами.

Механизм передачи теплоты, в первую очередь, определяется типом связи: в металлах теплоту переносят электроны; в материалах с ковалентным или ионным типом связи – фононы. Самым теплопроводным является алмаз. В полупроводниках при весьма незначительной концентрации носителей заряда теплопроводность17б осуществляется в основном фононами. Чем совершеннее кристаллы, тем выше их теплопроводность. Монокристаллы лучше проводят теплоту, чем поликристаллы, так как границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают электросопротивление. Кристаллическая решетка создает периодическое энергетическое пространство, в котором передача теплоты электронами или фононами облегчена по сравнению с аморфным состоянием.

Чем больше примесей содержит металл, мельче зерна и больше искажена кристаллическая решетка, тем меньше теплопроводность. Чем больше размеры зерен, тем выше теплопроводность. Легирование вносит искажение в кристаллические решетки твердых растворов и понижает теплопроводность по сравнению с чистым металлом – основой сплава. Структурные составляющие, представляющие дисперсные смеси нескольких фаз (эвтектики, эвтектоиды), снижают теплопроводность. Структуры с равномерным распределением частиц фаз имеют меньшую теплопроводность, чем основа сплава. Предельным видом подобной структуры является пористый материал. По сравнению с твердыми телами газы являются теплоизоляторами.

Графит имеет высокую теплопроводность. При передаче теплоты параллельно слоям атомов углерода базисной плоскости теплопроводность графита превышает теплопроводность меди более чем в 2 раза

Разветвленные пластины графита в сером чугуне имеют структуру монокристалла, и поэтому он имеет высокую теплопроводность. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом при той же объемной доле графита имеет теплопроводность 25…40 Вт/м*К, что почти вдвое меньше по сравнению с серым чугуном.

При нагреве теплопроводности сталей разных классов сближаются. Стекло имеет низкую теплопроводность. Полимерные материалы плохо проводят теплоту, теплопроводность большинства термопластов не превышает 1,5 Вт/(мОК).

Теплопроводность может меняться также, как и электропроводность в случае, если электронная теплопроводность металла составляет l e. Тогда любые изменения, происходящие в химическом и фазовом составе и структуре сплава влияют на теплопроводность также, как и на электропроводность (по правилу Видемана-Франца).

При отдалении состава сплава от чистых компонентов происходит понижение теплопроводности. Исключение составляют, например, медно-никелевые сплавы, в которых происходят обратные явления.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже было упомянуто выше. Но для того чтобы сравнение радиаторов отопления было корректным, его надо производить не только по теплоотдаче, но и по другим важным параметрам:

• рабочему и максимальному давлению;
• количеству вмещаемой воды;
• массе.

Ограничение по величине рабочего давления определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота столба воды может достичь сотни метров. Кстати сказать, это ограничение не касается частных домов, где давление в сети не бывает высоким по определению. Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в системе, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при определении места и способа его крепления.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Теплопроводность и плотность алюминия

В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Свойства алюминия даны в широком диапазоне температуры — от минус 223 до 1527°С (от 50 до 1800 К).

Как видно из таблицы, теплопроводность алюминия при комнатной температуре равна около 236 Вт/(м·град), что позволяет применять этот материал для изготовления радиаторов и различных теплоотводов.

Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. У какого металла теплопроводность больше? Известно, что теплопроводность алюминия при средних и высоких температурах все-таки меньше, чем у меди, однако, при охлаждении до 50К, теплопроводность алюминия существенно возрастает и достигает значения 1350 Вт/(м·град). У меди же при такой низкой температуре значение теплопроводности становится ниже, чем у алюминия и составляет 1250 Вт/(м·град).

Алюминий начинает плавиться при температуре 933,61 К (около 660°С), при этом некоторые его свойства претерпевают значительные изменения. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются.

Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Например, при температуре 27°С плотность алюминия равна 2697 кг/м 3 , а при нагревании этого металла до температуры плавления (660°С), его плотность становится равной 2368 кг/м 3 . Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании.

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

• вида металла;
• химического состава;
• пористости;
• размеров.

Рекомендуем: Потолочно-проходной узел дымохода: требования, типы и монтаж своими руками
Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

отсюда

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. Читать далее →

Какой же все таки поставить радиатор? Я думаю каждый из нас задавался таким же вопросом придя на рынок или в магазин запчастей, осматривая огромный выбор радиаторов на любой вкус, удовлетворяющий даже самого извращенного привереды. Хочешь двух рядный, трех рядный, побольше, поменьше, с крупной секцией с мелкой, алюминиевый, медный. Вот именно из какого металла изготовлен радиатор и пойдет речь.

Одни считают, что медь. Это своеобразные староверы, так бы назвали их в XVII веке. Да, если взять не новые автомобили XX века, то тогда повсеместно устанавливались медные радиаторы. Не зависимо от марки и модели, была ли это бюджетная микролитражка или тяжеловесный многотонный грузовик. Но есть и другая армия автовладельцев утверждая что радиаторы изготовленные из алюминия лучше медных. Потому как их устанавливают на новые современные автомобили, на сверхмощные двигатели требующие качественного охлаждения.

И что самое интересное они все правы. И у тех и у других есть свои плюсы и естественно минусы. А теперь небольшой урок физики. Самым отличным показателем, на мой взгляд, являются цифры, а именно коэффициент теплопроводности. Если сказать по простому то это способность вещества передавать тепловую энергию от одного вещества другому. Т.е. у нас имеется ОЖ, радиатор из N-ного металла и окружающая среда. Теоретически чем выше коэффициент тем быстрее радиатор будет забирать тепловую энергию у ОЖ и быстрее отдавать в окружающую среду.

Итак, теплопроводность меди составляет 401 Вт/(м*К), а алюминия — от 202 до 236 Вт/(м*К). Но это в идеальных условиях. Казалось бы медь выиграла в данном споре, да это «+1» за медные радиаторы. Теперь кроме всего необходимо рассмотреть собственно конструкцию самих радиаторов.

Медные трубки в основе радиатора, так же медные ленты воздушного радиатора для передачи полученного тепла в окружающую среду. Крупные ячейки сот радиатора позволяют снизить потери скорости воздушного потока и позволяют прокачать большой объем воздуха за единицу времени. Слишком малая концентрация ленточной части радиатора снижает эффективность теплопередачи и увеличивает концентрацию и силу локального нагрева радиатора.

Я нашел два вида радиаторов в основе которых лежат алюминиевые и стальные трубки. Вот еще не маловажная часть, т.к. коэффициент теплопроводности стали очень мал по сравнению с алюминием, всего лишь 47 Вт/(м*К). И собственно только из-за высокой разности показателей, уже не стоит устанавливать алюминиевые радиаторы со стальными трубками. Хотя они прочнее чистокровных алюмишек и снижают риски протечки от высокого давления, например при заклинившем клапане в крышке расширительного бачка. Высокая концентрация алюминиевых пластин на трубках увеличивает площадь радиатора обдуваемого воздухом тем самым увеличивая его эффективность, но при этом увеличивается сопротивление воздушного потока и снижается объем прокачиваемого воздуха.

Ценовая политика же на рынке сложилась таким образом что медные радиаторы значительно дороже алюминиевых. Из общей картины можно сделать вывод что и те и другие радиаторы по своему хороши. Какой же все таки выбрать? Этот вопрос остается за вами.

Теплопроводность меди – как влияет на свойства меди? + Видео

Высокая теплопроводность меди наряду с другими замечательными свойствами определила этому металлу значимое место в истории развития человеческой цивилизации. Изделия из меди и ее сплавов используются практически во всех сферах нашей жизни.

1 Медь – коротко про теплопроводность

Теплопроводностью называют процесс переноса энергии частиц (электронов, атомов, молекул) более нагретых участков тела к частицам менее нагретых его участков. Такой теплообмен приводит к выравниванию температуры. Вдоль тела переносится только энергия, вещество не перемещается. Характеристикой способности проводить тепло является коэффициент теплопроводности, численно равный количеству теплоты, которая проходит через материал площадью 1 м2, толщиной 1 м, за 1 секунду при единичном градиенте температуры.

Рекомендуем ознакомиться

Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м*К) – выше только у серебра. Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса таких веществ, как:

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

Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.

Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.

2 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:

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.

3 Минусы высокой теплопроводности

Низкая теплопроводность во многих случаях является нужным свойством – на этом основана теплоизоляция. Использование медных труб в системах отопления приводит к гораздо большим потерям тепла, чем при применении магистралей и разводок из других материалов. Медные трубопроводы требуют более тщательной теплоизоляции.

У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.

При газовой сварке меди необходимо использование горелок мощностью на 1–2 номера выше, чем для стальных деталей такой же толщины. Если медь толще 8–10 мм, рекомендуется работать с двумя или даже тремя горелками (часто сварку производят одной, а другими осуществляют подогрев). Сварочные работы на переменном токе электродами сопровождаются повышенным разбрызгиванием металла. Резак, достаточный для толщины высокохромистой стали в 300 мм, подойдет для резки латуни, бронзы (сплавы меди) толщиной до 150 мм, а чистой меди всего в 50 мм. Все работы связаны с значительно большими затратами на расходные материалы.

4 Как у меди повысить теплопроводность?

Медь – один из главных компонентов в электронике, используется во всех микросхемах. Она отводит и рассеивает тепло, образующееся при прохождении тока. Ограничение быстродействия компьютеров обусловлено увеличением нагрева процессора и других элементов схем при росте тактовой частоты. Разбиение на несколько ядер, работающих одновременно, и другие способы борьбы с перегревом себя исчерпали. В настоящее время ведутся разработки, направленные на получение проводников с более высокой электропроводимостью и теплопроводностью.

Открытый недавно учеными графен способен значительно увеличить теплопроводность медных проводников и их возможность к рассеиванию тепла. При проведении эксперимента слой меди покрыли графеном со всех сторон. Это улучшило теплоотдачу проводника на 25 %. Как объяснили ученые, новое вещество меняет структуру передачи тепла и позволяет энергии двигаться в металле свободнее. Изобретение находится на стадии доработки – при эксперименте использовался медный проводник гораздо больших размеров, чем в процессоре.

tutmet.ru

Как правильно сделать расчет тепловой мощности

Грамотное обустройство системы отопления в доме не может обойтись без теплового расчета мощности отопительных устройств необходимых для обогрева помещений. Существуют простые проверенные способы расчета тепловой отдачи отопительного прибора. необходимой для обогрева комнаты. Здесь также учитывается расположение помещения в доме по сторонам света.

• Южная сторона дома обогревается на метр кубический помещения 35 Вт. тепловой мощности.
• Северные комнаты дома на метр кубический обогреваются 40 Вт. тепловой мощности.

Для получения общей тепловой мощности необходимой для обогрева помещений дома надо реальный объем комнаты умножить на представленные величины и сложить их по количеству комнат.

Важно! Представленный вид расчета не может быть точным, это укрупненные величины, ими пользуются для общего представления необходимого количества отопительных приборов. Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия

По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT)

Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия. По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT).

Что это такое, как понимать? Паспортный тепловой поток секции батареи может быть получен при соблюдении условия подачи теплового носителя с температурой 105 градусов. Для получения в обратной системе отопления дома температуры 70 градусов. Начальная температура в комнате принимается за 18 градусов тепла.

теплоноситель нагрет до 105 градусов

DT= (температура носителя подачи + температура носителя обратки)/2, минус комнатная температура. Затем данные в паспорте изделия умножить на коэффициент поправочный, которые для разных значений DT приводятся в специальных справочниках. На практике это выглядит так:

• Система отопительная работает в прямой подаче 90 градусов в обработке 70 градусов, комнатная температура 20 градусов.
• По формуле получается (90+70)/2-20=60, DT= 60

По справочнику ищем коэффициент для этой величины, он равен 0,82. В нашем случае тепловой поток 204 умножаем на коэффициент 0,82, получаем реальный поток мощности = 167 Вт.

Сравнение по тепловой мощности

Если вы внимательно изучили предыдущий раздел, то должны понимать, что на теплоотдачу очень влияют температуры воздуха и теплоносителя, а эти характеристики мало зависят от самого радиатора. Но есть и третий фактор — площадь поверхности теплообмена, а тут конструкция и форма изделия играет большую роль. Поэтому идеально сравнить стальной панельный обогреватель с чугунным затруднительно, их поверхности слишком разные.

Четвертый фактор, влияющий на теплоотдачу, — это материал, из коего изготовлен отопительный прибор. Сравните сами: 5 секций алюминиевого радиатора GLOBAL VOX высотой 600 мм отдаст 635 Вт при DT = 50 °С. Чугунная ретро батарея DIANA (GURATEC) такой же высоты и таким же числом секций сможет выдать только 530 Вт при тех же условиях (Δt = 50 °С). Эти данные опубликованы на официальных сайтах производителей.

Примечание. Характеристики алюминиевых и биметаллических продуктов с точки зрения тепловой мощности практически идентичны, сравнивать их нет смысла.

Можно попытаться провести сравнение алюминия со стальным панельным радиатором, взяв ближайший типоразмер, подходящий по габаритам. Упомянутые 5 алюминиевых секций GLOBAL высотой 600 мм имеют общую длину около 400 мм, что соответствует стальной панели KERMI 600х400. Выходит, что даже трехрядный стальной прибор (тип 30) выдаст лишь 572 Вт при Δt = 50 °С. Но надо учитывать, что глубина радиатора GLOBAL VOX составляет всего 95 мм, а панели KERMI – почти 160 мм. То есть, высокая теплоотдача алюминия дает о себе знать, что отражается на габаритах.

В условиях индивидуальной системы отопления частного дома батареи одинаковой мощности, но из различных металлов, работать будут по-разному. Поэтому и сравнение довольно предсказуемо:

1. Биметаллические и алюминиевые изделия быстро прогреваются и остывают. Отдавая больше теплоты за промежуток времени, они возвращают более холодную воду в систему.
2. Стальные панельные радиаторы занимают среднюю позицию, так как передают тепло не настолько интенсивно. Зато они дешевле и проще в монтаже.
3. Самые инертные и дорогие – это обогреватели из чугуна, им присущ долгий разогрев и остывание, из-за чего появляется небольшое запаздывание при автоматическом регулировании расхода теплоносителя термостатическими головками.

Из всего вышесказанного напрашивается простой вывод

Не суть важно, из какого материала изготовлен радиатор, главное, чтобы он был верно подобран по мощности и подходил пользователю во всех отношениях. А вообще, для сравнения не помешает ознакомиться со всеми нюансами работы того или иного прибора, а также где какой можно устанавливать

Конвекция

Конвекция

— это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.
Пример явления конвекции
: небольшая бумажная вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться. Это явление можно объяснить таким образом. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.
При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.Различают два вида конвекции:

• естественная (или свободная)

Читать также: Перосъемная насадка на дрель отзывы

Возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется.

• вынужденная

Наблюдается при перемешивании жидкости мешалкой, ложкой, насосом и т. д. Для того, чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу.
Конвекция в твердых телах происходить не может.

Расчет тепловой мощности

Для организации обогрева помещений необходимо знать требуемую мощность на каждое из них, после чего произвести расчет теплоотдачи радиатора. Расход тепла на обогрев комнаты определяется достаточно простым способом. В зависимости от расположения принимается величина теплоты на обогрев 1 м3 комнаты, она составляет 35 Вт/ м3 для южной стороны здания и 40 Вт/ м3 – для северной. Реальный объем помещения умножается на эту величину и получаем требуемую мощность.

Внимание! Приведенный метод подсчета необходимой мощности является укрупненным, его результаты учитываются только в качестве ориентира. Для того чтобы рассчитать алюминиевые или биметаллические батареи, надо отталкиваться от характеристик, указанных в документации производителя

В соответствии с нормативами там дается мощность 1 секции радиатора при DT = 70. Это означает, что 1 секция даст указанный тепловой поток при температуре теплоносителя на подаче 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. При этом расчетная температура внутренней среды принимается 18 ºС

Для того чтобы рассчитать алюминиевые или биметаллические батареи, надо отталкиваться от характеристик, указанных в документации производителя. В соответствии с нормативами там дается мощность 1 секции радиатора при DT = 70. Это означает, что 1 секция даст указанный тепловой поток при температуре теплоносителя на подаче 105 ºС, а в обратке – 70 ºС. При этом расчетная температура внутренней среды принимается 18 ºС.

Исходя из нашей таблицы, теплоотдача одной секции биметаллического радиатора с межосевым размером 500 мм составляет 204 Вт, но только при температуре в подающем трубопроводе 105 ºС. В современных системах, особенно индивидуальных, настолько высокой температуры не бывает, соответственно, и отдаваемая мощность уменьшится. Чтобы узнать реальный тепловой поток, нужно вначале просчитать параметр DT для существующих условий по формуле:

DT = (tпод + tобр) / 2 – tкомн, где:

• tпод – температура воды в подающем трубопроводе;
• tобр – то же, в обратке;
• tкомн – температура внутри комнаты.

После этого паспортная теплоотдача радиатора отопления умножается на поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от значения DT по таблице:

Например, при графике теплоносителя 80 / 60 ºС и комнатной температуре 21 ºС параметр DT будет равен (80 + 60) / 2 – 21 = 49, а поправочный коэффициент – 0. 63. Тогда тепловой поток 1 секции того же биметаллического радиатора составит 204 х 0.63 = 128.5 Вт. Исходя из этого результата и подбирается количество секций.

https://youtube.com/watch?v=nSewFwPhHhM

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.

Читать также: Строгальные работы по металлу

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.

Плотность железа, удельная теплоемкость, теплопроводность: таблица свойств

Медь – коротко про теплопроводность

Теплопроводностью называют процесс переноса энергии частиц (электронов, атомов, молекул) более нагретых участков тела к частицам менее нагретых его участков. Такой теплообмен приводит к выравниванию температуры. Вдоль тела переносится только энергия, вещество не перемещается. Характеристикой способности проводить тепло является коэффициент теплопроводности, численно равный количеству теплоты, которая проходит через материал площадью 1 м2, толщиной 1 м, за 1 секунду при единичном градиенте температуры.
Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м*К) – выше только у серебра. Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса таких веществ, как:

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

Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.

Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

1. Молекул.
2. Атомов.
3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Конвекция

Конвекция

— это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.
Пример явления конвекции
: небольшая бумажная вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться. Это явление можно объяснить таким образом. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.
При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.Различают два вида конвекции:

• естественная (или свободная)

Читать также: Сплав томпак что это

Возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется.

• вынужденная

Наблюдается при перемешивании жидкости мешалкой, ложкой, насосом и т. д. Для того, чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу.
Конвекция в твердых телах происходить не может.

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь обладает куда более высокой стоимостью, чем латунь или алюминий. При этом у данного металла есть свои недостатки, напрямую связанные с его достоинствами. Высокая теплопроводность приводит к необходимости создавать специальные условия во время резки, сварки и пайки медных элементов. Так как нагревать медные элементы нужно намного более концентрировано по сравнению со сталью. Также часто требуется предварительный и сопутствующий подогрев детали.

Не стоит забывать и о том, что медные трубы требуют тщательной изоляции в том случае, если из них состоит магистраль или разводка системы отопления. Что приводит к увеличению стоимости монтажа сети в сравнении с вариантами, когда применяются другие материалы.

Физические свойства алюминиевых сплавов

Физические свойства алюминия

Основные физические свойства алюминия и алюминиевых сплавов, которые являются полезными для применения:

• плотность или удельный вес;
• температура плавления;
• коэффициент теплового расширения;
• теплопроводность;
• электропроводность.

Эти свойства алюминия представлены ниже в таблицах [1]. Они могут рассматриваться только как основание для сравнения сплавов и их состояний и не должны применяться для инженерных расчетов. Они не являются гарантированными величинами, поскольку в большинстве случаев являются осредненными значениями для изделий с различными размерами, формами и методами изготовления. Поэтому они не могут быть в точности репрезентативными для изделий любых размеров и форм.

Номинальные величины плотности популярных алюминиевых сплавов представлены для отожженного состояния (О). Различия в плотности связаны с тем, что сплавы имеют различные легирующие элементы и в разных количествах: кремний и магний легче алюминия (2,33 и 1,74 г/см³), а железо, марганец, медь и цинк – тяжелее (7,87; 7,40; 8,96 и 7,13 г/см³).

О влиянии физических свойств алюминия и, в частности, его плотности, на конструкционные характеристики алюминиевых сплавов см. здесь.

Алюминий как химический элемент

• Алюминий является третьим по распространенности – после кислорода и кремния – среди около 90 химических элементов, который обнаружены в земной коре.
• Среди элементов-металлов – он первый.
• Этот металл обладает многими полезными свойствами, физическими, механическими, технологическими – благодаря которым он широко применяется во всех сферах человеческой деятельности.
• Алюминий – это ковкий металл, который имеет серебристо-белый цвет и легко обрабатывается большинством методов обработки металлов давлением: прокаткой, волочением, экструзией (прессованием), ковкой.
• Его плотность – удельный вес – составляет около 2,70 граммов на кубический сантиметр.
• Чистый алюминий плавится при температуре 660 градусов Цельсия.
• Алюминий имеет относительно высокие коэффициенты теплопроводности и электропроводности.
• В присутствии кислорода всегда покрыт тонкой, невидимой пленкой оксида. Эта пленка является в значительной степени непроницаемой и имеет довольно высокие защитные свойства. Поэтому алюминий обычно демонстрирует стабильность и длительный срок службы при нормальных атмосферных условиях.

Комбинация свойств алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы обладают уникальными комбинациями физических и других свойств. Это сделало алюминий одним из наиболее разносторонних, экономически выгодных и привлекательных конструкционных и потребительских материалов. Алюминий находит применение в очень широком диапазоне – от мягкой, очень пластичной упаковочной фольги до самых ответственных космических проектов. Алюминий по праву является вторым после стали среди многочисленных конструкционных материалов.

Низкая плотность

Алюминий – это один из самых легких промышленных конструкционных. Плотность алюминия приблизительно в три раза ниже, чем у стали или меди. Это физическое свойство обеспечивает ему высокую удельную прочность – прочность на единицу массы.

Рисунок 1.1 – Объем единицы веса алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Рисунок 1.2 – Влияние легирующих элементов на
прочностные свойства, твердость,
хрупкость и пластичность [3]

Рисунок 1 – Прочность на единицу плотности алюминия в сравнении с различными металлами и сплавами [3]

Рисунок 2 – Кривые растяжения алюминия в сравнении с различными металлами и сплавами [3]

Поэтому алюминиевые сплавы широко применяют в транспортном машиностроении для увеличения грузоподъемности транспортных средств и экономии топлива.

• Паромные катамараны,
• нефтяные танкеры и
• самолеты –

вот лучшие примеры применения алюминия в транспорте.

Рисунок 3 – Плотность алюминия в зависимости от его чистоты и температуры [2]

Коррозионная стойкость

Алюминий имеет высокую коррозионную стойкость благодаря тонкому слою оксида алюминия на его поверхности. Эта оксидная пленка мгновенно образуется, как только свежая поверхность алюминия входит в контакт с воздухом (рисунок 4). Во многих случаях это свойство позволяет применение алюминия без какой-либо специальной обработки поверхности. Если требуется дополнительное защитное или декоративное покрытие, то применяют анодирование или окраску его поверхности.

Рисунок 4
а – естественное оксидное покрытие на сверхчистом алюминии;
б – коррозия алюминия чистотой 99,5 % с естественным оксидным покрытием
в коорозионно агрессивной среде [2]

Рисунок 5.1 – Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость и усталостную прочность [3]

Рисунок 5. 2 – Точечная коррозия (питтинговая коррозия) алюминиевых листов
из сплава 3103 в различных коррозионных условиях [3]

Прочность

Прочностные свойства чистого алюминия являются довольно низкими (рисунок 6). Однако эти механические свойства могут возрастать очень сильно, если в алюминий добавляют легирующие элементы и, кроме того, его подвергают термическому (рисунок 6) или деформационному (рисунок 7) упрочнению.

Типичными легирующими элементами являются:

• марганец,
• кремний,
• медь,
• магний
• и цинк.

Рисунок 6 – Влияние чистоты алюминия на его прочность и твердость [2]

Рисунок 7 – Прочностные свойства высокочистых деформируемых
алюминиево-медных сплавов в различных состояниях [2]
(О – отожженный, W – сразу после закалки, Т4 – естественно состаренный, Т6 – искусственно состаренный)

Рисунок 8 – Механические свойства алюминия 99,50 %
в зависимости от степени полученной холодной деформации [2]

Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов на плотность и модуль Юнга [3]

Прочность при низких температурах

Известно, что сталь становится хрупкой при низких температурах. Алюминий же, напротив, при низких температурах повышает свою прочность и сохраняет высокую вязкость. Именно это физическое свойство дало возможность его применения в космических аппаратах, которые работают в условиях космического холода.

Рисунок 9 – Изменение механические свойства алюминиевого сплава 6061
с понижением температуры

Теплопроводность

Алюминий проводит тепло в три раза быстрее, чем сталь. Это физическое свойство является очень важным в теплообменных аппаратах для нагрева или охлаждения рабочей среды. Отсюда – широкое применение алюминия и его сплавов в кухонной посуде, кондиционерах воздуха, примышленных и автомобильных теплообменниках.

Рисунок 10 – Теплопроводность алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Отражательная способность

Алюминий является отличным отражателем лучистой энергии во всем интервале длин волн. Это физическое свойство позволяет применять его в приборах, которые работают от ультрафиолетового спектра через видимый спектр до инфракрасного спектра и тепловых волн, а также таких электромагнитных волн, как радиоволны и радарные волны [1].

Алюминий имеет способность отражать более 80 % световых волн, что обеспечивает ему широкое применение в осветительных приборах (рисунок 11). Благодаря этому физическому свойству он находит применение в теплоизоляционных материалах. Например, алюминиевая кровля отражает большую долю солнечного излучения, что обеспечивает в помещениях прохладную атмосферу летом и, в то же время, сохраняет тепло помещения зимой.

Рисунок 11 – Отражательные свойства алюминия [2]

Рисунок 12 – Отражательные свойства и эмиссивность алюминия с различной обработкой поверхности [3]

Рисунок 13 – Сравнение отражательных свойств различных металлов [3]

Электрические свойства

• Алюминий является одним из двух доступных металлов, которые имеют достаточно высокую электрическую проводимость, чтобы применять их в качестве электрических проводников.
• Электрическая проводимость «электрической» марки алюминия 1350 составляет около 62 % от международного стандарта IACS – электрической проводимости отожженной меди.
• Однако удельный вес алюминия составляет только треть от удельного веса меди. Это означает, что он проводит в два раза больше электричества, чем медь того же веса. Это физическое свойство обеспечивает алюминию широкое применение в высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП), трансформаторах, электрических шинах и цоколях электрических лампочек.

Рисунок 14 – Электрические свойства алюминия [3]

Магнитные свойства

Алюминий обладает свойством не намагничиваться в электромагнитных полях. Это делает его полезным при защите оборудования от воздействия электромагнитных полей. Другим применением этого свойства является компьютерные диски и параболические антенны.

Рисунок 15 – Намагничиваемость алюминиевого сплава AlCu [3]

Токсические свойства

Это свойство алюминия – отсутствие токсичности – было обнаружено еще в начале его промышленного освоения. Именно это свойство алюминия дало возможность его применения для изготовления кухонной посуды и приборов без какого-либо вредного воздействия для тела человека. Алюминий со своей гладкой поверхностью легко поддается чистке, что важно для обеспечения высокой гигиены при приготовлении пищи. Алюминиевая фольга и контейнеры широко и безопасно применяются при упаковке с прямым контактом с продуктами.

Звукоизоляционные свойства

Это свойство алюминия дает ему применение при выполнении звукоизоляции потолков.

Способность поглощать энергию удара

Алюминий имеет модуль упругости в три раза меньший, чем у стали. Это физическое свойство дает большое преимущество для изготовления автомобильных бамперов и других средств безопасности автомобилей.

Рисунок 16 – Автомобильные алюминиевые профили
для поглощения энергии удара при аварии

Пожаробезопасные свойства

Алюминиевые детали не образует искр при ударе друг о друга, а также другие цветные металлы. Это физическое свойство находит применение при повышенных мерах пожарной безопасности конструкций, например, на морских нефтяных вышках.

Вместе с тем, с повышением температуры выше 100 градусов Цельсия прочность алюминиевых сплавов значительно снижается (рисунок 17).

Рисунок 17 – Прочность при растяжении алюминиевого сплава 2014-Т6
при различных температурах испытания [3]

Технологические свойства

Легкость, с которой алюминий может быть переработан в любую форму – технологичность, является одним из наиболее важных его достоинств. Очень часто он может успешно конкурировать с более дешевыми материалами, которые намного труднее обрабатывать:

• Этот металл может быть отлит любым методом, который известен металлургам-литейщикам.
• Он может прокатан до любой толщины вплоть до фольги, которая тоньше листа бумаги.
• Алюминиевые листы можно штамповать, вытягивать, высаживать и формовать всем известными методами обработки металлов давлением.
• Алюминий можно ковать всеми методами ковки
• Алюминиевая проволока, которую волочат из круглого прутка, может затем сплетаться в электрические кабели любого размера и типа.
• Почти не существует ограничений формы профилей, в которые получают из этого металла методом экструзии (прессования).

Рисунок 18.1 – Литье алюминия в песчаную форму

Рисунок 18.2 – Непрерывная разливка-прокатка алюминиевой полосы [5]

Рисунок 18.3 – Операция высадки при изготовлении алюминиевых банок [4]

Рисунок 18.4 – Операция ковки алюминия

Рисунок 18.5 – Холодное волочение алюминия

Рисунок 18.6 – Прессование (экструзия) алюминия

Источники:

1. Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
2. A. Sverdlin Properties of Pure Aluminum // Handbook of Aluminum, Vol. 1 /ed. G.E. Totten, D.S. MacKenzie, 2003
3. TALAT 1501
4. TALAT 3710

Теплопроводность алюминия, меди, железа и вольфрама при температуре от 1 К до точки 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

Тепло- и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/sup 0/K] (Технический отчет)

Тепло- и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K] (Технический отчет) | ОСТИ. GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Авторов:

Кук, Дж. Г.;

Мур, JP;

Мацумура, Т .;

Ван дер Меер, член парламента

Дата публикации:

1975-09-01

Исследовательская организация:

Окриджская национальная лаборатория, Теннесси (США)

Идентификатор ОСТИ:

5066461

Номер(а) отчета:

ОРНЛ-5079

Номер контракта с Министерством энергетики:  

W-7405-ENG-26

Тип ресурса:

Технический отчет

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

36 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ; АЛЮМИНИЙ; ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; АЛЮМИНИЕВЫЕ ОСНОВНЫЕ СПЛАВЫ; ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ; ЭФФЕКТ Зеебека; ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ; ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ; СПЛАВЫ; АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ; ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ЭЛЕМЕНТЫ; МЕТАЛЛЫ; ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; 360104* – Металлы и сплавы – Физические свойства

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Кук, Дж. Г., Мур, Дж. П., Мацумура, Т., и Ван дер Меер, член парламента . Тепловая и электрическая проводимость алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K] . США: Н. П., 1975.
Веб. дои: 10.2172/5066461.

Копировать в буфер обмена


Кук, Дж. Г., Мур, Дж. П., Мацумура, Т., и Ван дер Меер, член парламента Тепло- и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K] . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5066461

Копировать в буфер обмена


Кук, Дж. Г., Мур, Дж. П., Мацумура, Т., и Ван дер Меер, член парламента, 1975.
«Тепло- и электропроводность алюминия. [Коэффициент Зеебека; от 80 до 400 / суп 0 / K]». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5066461. https://www.osti.gov/servlets/purl/5066461.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_5066461,
title = {Тепло- и электропроводность алюминия. [коэффициент Зеебека; от 80 до 400/суп 0/K]}, 90 105
автор = {Кук, Дж. Г. и Мур, Дж. П., Мацумура, Т. и Ван дер Меер, М. П.},
abstractNote = {},
дои = {10.2172/5066461},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/5066461},
журнал = {},
номер = ,
объем = ,
место = {США},
год = {1975},
месяц = ​​{9}
}


Копировать в буфер обмена

Посмотреть технический отчет (0,88 МБ)

https://doi.org/10.2172/5066461

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

Какой самый проводящий элемент?

Эта запись была опубликована 6 июня 2020 г. автором Anne Helmenstine (обновлено 18 сентября 2022 г. )

Серебро — элемент с самой высокой электропроводностью.

Проводимость — это способность материала передавать энергию. Поскольку существуют разные формы энергии, существуют разные типы проводимости, включая электрическую, тепловую и акустическую проводимость. Серебро является наиболее проводящим элементом с точки зрения электропроводности. Углерод в форме алмаза является лучшим проводником тепла (лучшим металлом является серебро). Следующим лучшим проводником после серебра является медь, за ней следует золото. В целом металлы являются лучшими проводниками тепла и электричества.

Почему Сильвер лучший проводник?

Причина, по которой серебро является лучшим проводником электричества, заключается в том, что его электроны могут двигаться свободнее, чем электроны других элементов. Это связано с кристаллической структурой серебра и электронной конфигурацией. Хотя серебро является лучшим проводником электричества, оно легко тускнеет и теряет проводимость, а также стоит дороже меди. Золото используется, когда важна коррозионная стойкость.

Электропроводность элементов

Периодическая таблица электропроводности

Вот таблица электропроводности десяти самых проводящих элементов. Все эти элементы являются металлами. Многие сплавы также являются проводящими, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, латунь, бронзу, галинстан и манганин. Неметаллы являются электрическими изоляторами, за некоторыми исключениями.

Element	Conductivity (S/m at 20°C)
Silver	6.30×10 7
Copper	5.96×10 7
Gold	4.11×10 7
Aluminum	3.77×10 7
Calcium	2. 98×10 7
Tungsten	1.79×10 7
Zinc	1.69×10 7
Cobalt	1.60×10 7
Nickel	1,43×10 7
Рутений	1,41×10 7

Таблица электропроводности химических элементов.

Теплопроводность элементов

Вот таблица теплопроводности элементов. В большинстве таблиц перечислены только металлы, потому что металлы в целом лучше проводят тепло, чем неметаллы. Алмаз (неметалл) является исключением.

Элемент	Теплопроводность (Вт/смK)
Diamond (carbon)	8.95 to 13.50
Silver	4.29
Copper	4.01
Gold	3.17
Aluminum	2. 37
Beryllium	2,01
Кальций	2.01
Вольмстен	1,74
Magnesium	1,56
	1,56
	1,56
	1,56
.0308
Родий	1,5
Кремний	1,48

Таблица теплопроводности химических элементов.

Ведут ли себя какие-либо неметаллы?

Хотя лучшими проводниками являются металлы, некоторые неметаллы проводят тепло и электричество. Алмаз (кристаллический углерод) является отличным проводником тепла, хотя и является электрическим изолятором. Однако аморфный углерод и графит проводят электричество. Полуметаллы являются хорошими проводниками. Германий и кремний не так хорошо проводят электричество, как графит, но они лучше, чем морская вода.

Факторы, влияющие на электропроводность

На электропроводность влияют несколько факторов:

• Температура : Таблицы электропроводности включают температуру, поскольку повышение температуры вызывает термическое возбуждение атомов и снижает проводимость (увеличивает удельное сопротивление). В целом зависимость между температурой и проводимостью является линейной, но нарушается при низких температурах.
• Размер и форма : Электрическое сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Заряд течет с большей скоростью по более коротким проводам и проводам с большей площадью поперечного сечения.
• Чистота : Добавление примеси в проводник снижает электропроводность. Между тем легирование полупроводника может увеличить его проводимость. Потускневшее серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Кремний, легированный фосфором, становится полупроводником N-типа, а кремний, легированный бором, становится полупроводником P-типа.
• Кристаллическая структура : Кристаллическая структура элемента влияет на его проводимость. Алмаз и графит являются кристаллическими формами углерода. Алмаз является электрическим изолятором, а графит проводит электричество.
• Фазы : Различные фазы могут присутствовать даже в чистом образце. Межфазные границы обычно замедляют проводимость. Таким образом, способ производства материала влияет на его проводимость.
• Электромагнитные поля : Внешние электромагнитные поля могут вызывать магнитосопротивление внутри электрического проводника. Кроме того, когда ток проходит через проводник, он создает магнитное поле. Магнитное поле перпендикулярно электрическому полю.
• Частота : Частота – это количество циклов колебаний переменного электрического тока. Выше определенной частоты ток течет вокруг проводника, а не через него. Это называется скин-эффектом. Скин-эффект не возникает при постоянном токе, потому что нет колебаний и, следовательно, нет частоты.

Ссылки

• Берд, Р. Байрон; Стюарт, Уоррен Э.; Лайтфут, Эдвин Н. (2007). Транспортные явления (2-е изд.). Джон Вили и сыновья, Inc. ISBN 978-0-470-11539-8.
• Холман, Дж. П. (1997). Теплопередача (8-е изд.). Макгроу Хилл. ISBN 0-07-844785-28.
• Матула, Р.А. (1979). «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра». Журнал физических и химических справочных данных . 8 (4): 1147. doi:10.1063/1.555614
• Serway, Raymond A. (1998). Основы физики (2-е изд.). Форт-Уэрт, Техас; Лондон: Паб Saunders College. ISBN 978-0-03-020457-9.
• «Теплопроводность элементов». Ангстом Наук.

Электропроводность деформируемой меди и медных сплавов

При определении областей применения меди и медных сплавов наибольшее значение имеют электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость, обрабатываемость, усталостные характеристики, ковкость, формуемость и прочность. Кроме того, медь имеет приятный цвет, немагнитна и легко поддается гальванике или лакированию. Медь также удовлетворительно поддается сварке, пайке и пайке.

Когда желательно улучшить некоторые из этих основных свойств, особенно прочность, и когда такое улучшение может быть осуществлено без ущерба для каких-либо других свойств, кроме тех, которые имеют ограниченное значение в предполагаемом применении, легирование часто решает проблему, и такие широко используемые В результате были разработаны коммерческие материалы, такие как латуни, свинцовые латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы, никелевая полоска и специальные бронзы.

При определении использования меди и медных сплавов свойства основных
значение имеют электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость,
обрабатываемость, усталостные характеристики, ковкость, формуемость и прочность. В
Кроме того, медь имеет приятный цвет, немагнитна и легко обрабатывается
гальваника или лакировка. Медь также удовлетворительно поддается сварке, пайке и пайке.

Когда желательно улучшить некоторые из этих основных свойств, особенно прочность,
и когда такое улучшение может быть достигнуто без ущерба для каких-либо других свойств
за исключением тех, которые имеют ограниченное значение в предполагаемом применении, легирование часто решает
проблема, и такие широко используемые коммерческие материалы, как латуни, свинцовые латуни,
разработаны бронзы, медно-никелевые сплавы, никелевые щепки и специальные бронзы.
в результате. Номинальные составы основных сплавов приведены в табл. 1.

Самая большая область применения меди связана с высокими электрическими свойствами.
электропроводность металла. Причины использования меди для электрики
проводников и при изготовлении всех видов электрооборудования так обычно
понял, что подробное обсуждение излишни. Однако даже в электрическом
промышленность, высокая проводимость сама по себе не дает меди большой экономической ценности; это
скорее сочетание этого свойства с высокой стойкостью к коррозии и простотой
формуемость. Даже обладая очень высокой электропроводностью, материал, не способный
быть легко вытянутым или изготовленным или подверженным быстрой коррозии при воздействии
нормальные атмосферные условия были бы нецелесообразны в электротехнической промышленности.

Электролитическая прочная медь является предпочтительным материалом для токопроводящих
члены. Электропроводность 101 % IACS (табл. 2) в мягком состоянии при 220 МПа.
предел прочности при растяжении и 97% в состоянии пружинной прокатки при растяжении от 345 до 380 МПа
прочность.

Температуры выше 200°C размягчают медный пек до прочности на растяжение.
от 300 до 240 МПа. Три серебросодержащих медных сплава сопротивляются размягчению до
около 340°C и менее подвержены разрушению при ползучести в условиях высоких нагрузок.
такие детали, как обмотки турбогенераторов и высокоскоростные коллекторы. Смягчение
характеристики важны для таких приложений, как коммутаторы, которые запекаются
или «выдержанный» при повышенной температуре, чтобы установить слюду между медью
бары. Медь не должна размягчаться при такой обработке.

Если электролитическая вязкая смола подвергается воздействию температур выше 370°С и
восстановительным газам, особенно светильному газу и водороду, охрупчивание почти
обязательно иметь место. Затем используют бескислородную медь или медь, раскисленную фосфором.
указано, по более высокой цене.

Прочностные свойства всех медей одинаковы при комнатной температуре, хотя
небольшие различия могут повлиять на выбор конкретного проводника. Раскисленная медь
без остаточного раскислителя (бескислородная медь) обладает отличной пластичностью и используется
для наиболее тяжелой глубокой вытяжки и холодной обработки.

Сочетание прочности на растяжение 480 МПа с электропроводностью 80% и выше,
подходит для наконечников для точечной сварки и кругов для шовной сварки, может быть получен с помощью нагрева
обработанная хромом медь. Где предел прочности при растяжении примерно до 1350 МПа и усталость
требуется прочность 240 МПа и там, где штраф проводимости 17% и высокой
стоимость приемлема, можно использовать термообработанную бериллиевую медь, если комбинированный эффект
температуры окружающей среды и электрического сопротивления детали удерживает температуру
ниже 370°С.

Токопроводящие пружины, контакты и аналогичные детали, подвергающиеся высоким нагрузкам, которые также могут
должны быть сформированы, можно использовать либо хромовую медь, либо бериллиевую медь. Части
мягкий, а затем упрочненный термической обработкой. Детали, которые должны быть высоко
обработанные и высокопроводящие изготавливаются из меди свободной механической обработки. Широко используемый
представляет собой теллуровую медь, которая имеет минимальную проводимость 90% и рейтинг обрабатываемости
от 80 до 90 (автоматическая латунь = 100). Свинцовая медь (1% Pb) или сульфурированная медь
также используется из-за рейтинга обрабатываемости 80% с большинством других свойств.
похож на медь. Если требуется прочность на растяжение от 440 до 525 МПа при 80%
обрабатываемость, термообработанные и твердые формы теллур-никелевой меди могут
следует выбирать при условии, что допустима электропроводность 50 %.

Детали телекоммуникаций, проводящие малые токи, но требующие хороших усталостных свойств
из-за сотен тысяч установленных и разорванных контактов может быть
изготовлен из патронной латуни, чтобы обеспечить подходящий компромисс между прочностью и электронной
электрическая проводимость. Если коррозия или сильная усталость являются факторами, которые необходимо учитывать,
более дорогие, но более прочные нейзильберы, фосфорные бронзы или бериллиевые меди
будет служить.

903:00
99,92 Cu (мин)

Сплав	Состав
Котлы
Электролитическая вязкая смола (ETP)	99,90 Cu — 0,04 О
Фосфоризированный. высокий остаточный фосфор (DHP)	99,90 Cu — 0,02 P
Фосфоризированный, с низким остаточным фосфором (DLP)	99,90 Cu — 0,005 P
Озеро	Cu — 8 унций/т Ag
Сереброносные (10-15)	Cu — от 10 до 15 унций/т Ag
Щепка (25-30)	Cu — от 25 до 30 унций/т Ag
Бескислородный (OF) (без остаточных раскислителей)
Бесплатная резка	99Cu — 1 Pb
Бесплатная резка	99,5 Cu — 0,5 Те
Бесплатная резка	99,4 Cu — 0,6 Se
Хромистая медь (термообрабатываемая)	Cu+Cr и Ag или Zn
Кадмий медный	99 Cu — 1 Cd
Теллур-никелевая медь (термообрабатываемая)	98,4 Cu — 1,1 Ni — 0,5 Te
Бериллиевая медь (термообрабатываемая)	Cu — 2 Be — 0,25 Co или 0,35 Ni
Обычная латунь
Скольжение %	95 Cu — 5 Zn
Коммерческая бронза 90%	90 Cu — 10 Zn
Красная латунь 85%	85 Cu — 15 Zn
Низкая латунь 80%	80 Cu — 20 Zn
Патрон латунный 70%	70 Cu — 30 Zn
Желтая латунь 65%	65 Cu — 35 Zn
Мунц металл	60 Cu — 40 Zn
Автоматическая латунь
Свинцовистая техническая бронза (стержень)	89 Cu — 9,25 Zn — 1,75 Pb
Лента освинцованная латунная (Б121-3)	65 Cu — 34 Zn — 1 Pb
Лента освинцованная латунная (В121-5)	65 Cu — 33 Zn — 2 Pb
Трубка из освинцованной латуни (В135-3)	66 Cu — 33,5 Zn — 0,5 Pb
Трубка из освинцованной латуни (В135-4)	66 Cu — 32,4 Zn — 1,6 Pb
Латунный стержень со средним содержанием свинца	64,5 Cu — 34,5 Zn — 1 Pb
Латунный стержень с высоким содержанием свинца	62,5 Cu — 35,75 Zn — 1,75 Pb
Пруток латунный саморезный (B16)	61,5 Cu — 35,5 Zn — 3 Pb
Ковка латунь	60 Cu — 38 Zn — 2 Pb
Архитектурная бронза	57 Cu — 40 Zn — 3 Pb
Прочие латуни
Адмиралтейство (заторможено)	71 Cu — 28 Zn -1 Sn
Морская латунь	60 Cu — 39,25 Zn — 0,75 Sn
Свинцовая морская латунь	60 Cu — 37,5 Zn — 1,75 Pb — 0,75 Sn
Алюминиевая латунь (ингибированная)	76 Cu — 22 Zn — 2 Al
Марганцевая латунь	70 Cu — 28,7 Zn — 1,3 Mn
Пруток из марганцовистой бронзы А (В138)	58,5 Cu — 39 Zn — 1,4 Fe — 1 Sn — 0,1 Mn
Пруток из марганцовистой бронзы Б (Б138)	65,5 Cu — 23,3 Zn — 4,5 Al — 3,7 Mn — 3 Fe
Фосфорные бронзы
Оценка отлично	95 Cu — 5 Sn
Марка Б (пруток, В139, сплав В1)	94 Cu — 5 Sn — 1 Pb
класс С	92 Cu — 8 Sn
Оценка Д	90 Cu — 10 Sn
Оценка Е	98,75 Cu — 1,25 Sn
Пруток бронзовый 444 (В139, сплав В2)	88 Cu — 4 Zn — 4 Sn — 4 Pb
Разные бронзы
Кремниевая бронза А	Cu — 3 Si — 1 Mn
Кремниевая бронза B	Cu — 1,75 Si — 0,3 Mn
Алюминиевая бронза, 5%	95Cu-5Al
Алюминиевая бронза, 7%	91 Cu — 7 Al — 2 Fe
Алюминиевая бронза, 10%	Cu — 9,5 Ал
Алюминиево-кремниевая бронза	91 Cu — 7 Al — 2 Si
Никельсодержащие сплавы
Медно-никелевый сплав, 10%	88,5 Cu — 10 Ni — 1,5 Fe
Медно-никелевый сплав, 30%	69,5 Cu — 30 Ni — 0,5 Fe
Нейзильбер А	65 Cu — 17 Zn — 18 Ni
Нейзильбер Б	55 Cu — 27 Zn — 18 Ni
Свинцовый нейзильбер стержень (В151)	62 Cu — 19 Zn — 18 N — 1 Pb

Таблица 2. Сравнительная электропроводность кованых медных материалов

Все значения приведены для отожженного состояния. Холоднодеформированные сплавы могут иметь до 5
пунктов ниже. Составы приведены в таблице 1.

Каковы основные свойства алюминия?

Если вы когда-нибудь задумывались, какие свойства алюминия делают его таким популярным и универсальным металлом, вы не одиноки. Существует множество характеристик, которые делают алюминий и алюминиевые сплавы одним из самых важных материалов в мире, используемых во многих отраслях промышленности. Это включает в себя бытовую, архитектурную, авиационную и автомобильную промышленность, и это лишь некоторые из них.

Изучение физических, химических и механических свойств материала составляет основу материаловедения. Это позволяет прогнозировать поведение в определенных условиях и в условиях стресса. Такие показатели эффективности помогают архитекторам, производителям и дизайнерам выбирать правильный материал для конкретного применения.

Загрузить нашу спецификацию на алюминий сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Загрузите нашу спецификацию алюминия, чтобы проверить, что Kloeckner Metals регулярно поставляет на склад.

Спецификация алюминия

Многие выдающиеся свойства алюминия и алюминиевых сплавов обеспечивают широкий спектр применения. Например, из всех металлов алюминиевые сплавы легче всего поддаются формовке и обработке. Механические свойства алюминия делают это так. Какие еще качества определяют предпочтение алюминиевых изделий и материалов?

Основные свойства всех металлов

Большинство элементов периодической таблицы Менделеева составляют металлы. Они представляют собой класс элементов, отличающихся следующими свойствами: пластичностью, ковкостью, твердостью, электропроводностью, способностью образовывать сплавы и внешним видом.

Эти свойства могут быть сгруппированы как физические, химические или механические, и они могут быть расширены более подробно при рассмотрении конкретных составов сплавов и других факторов, таких как температура. Приведенные ниже диаграммы относятся к чистому алюминию.

Свойства материалов алюминия и алюминиевых сплавов

Алюминий представляет собой металлоподобный элемент, обладающий как металлическими, так и неметаллическими свойствами, относящийся к семейству бора и углерода. Хотя алюминий является одним из самых распространенных элементов на Земле, он должен быть получен из бокситовой руды и пройти производственный процесс, прежде чем он станет коммерчески чистым и жизнеспособным алюминием.

Затем алюминий классифицируется в соответствии с легирующими элементами в пронумерованном 4-значном ряду от 1xxx до 8xxx.

Обычно добавляются такие элементы, как медь, магний, марганец, кремний и цинк. При этом существуют сотни составов сплавов.

Эти специальные составы сплавов влияют на внешний вид и технологичность. Добавление элементов улучшает прочность, обрабатываемость, коррозионную стойкость, электропроводность и плотность по сравнению с чистым алюминием.

Физические свойства

Физические свойства алюминия относятся к наблюдаемой форме и структуре до каких-либо химических изменений.

Алюминий

Алюминиевые поверхности

Алюминий

Алюминий

Алюминий

.

Физические свойства алюминия
Цвет и состояние	Твердый, немагнитный, неблестящий, серебристо-белый с легким голубоватым оттенком.
Структура	имеет гранецентрированную кубическую структуру, стабильную до точки плавления.
Поверхность	могут иметь высокую отражательную способность.
Твердость	Коммерчески чистый алюминий мягкий. Он упрочняется при легировании и отпуске.
Пластичность	Высокая пластичность. Алюминий можно бить очень тонко.
Пластичность	Высокая пластичность. Алюминий очень хорошо поддается формованию или изгибу.
Тепловое расширение	имеет коэффициент теплового расширения 23,2. Это что-то среднее между цинком, который расширяется больше, и сталью, которая расширяется вдвое меньше, чем алюминий.
Проводимость	Хороший электрический и тепловой проводник.
Коррозия	устойчив к коррозии благодаря самозащитному оксидному слою.
Плотность	имеет низкую плотность, измеренную под действием силы тяжести по сравнению с водой, 2,70. Сравните это с плотностью железа/стали, которая имеет плотность 7,87
Точка плавления и точка кипения	Коммерчески чистый алюминий имеет температуру плавления приблизительно 1220°F и температуру кипения приблизительно 4478°F. Они меняются после легирования алюминия.

Выводы по физическим свойствам алюминия

Физические свойства алюминия помогают понять его применение. Глядя на приведенную выше диаграмму, мы видим, что алюминий демонстрирует хорошее сочетание прочности, коррозионной стойкости и пластичности. Это помогает объяснить, как алюминий может существовать в форме фольги и банок для напитков, а также труб и ирригационных трубок.

Полированный алюминий обладает хорошей отражательной способностью в широком диапазоне длин волн, что обуславливает его выбор для различных декоративных и функциональных целей, включая бытовую технику и лазеры.

Поскольку алюминий не является ферромагнитным, он подходит для электротехнической и электронной промышленности. Теплопроводность алюминиевых сплавов выгодна в теплообменниках, испарителях, электронагревательных приборах и посуде, а также в автомобильных ободах, головках цилиндров и радиаторах.

Его гранецентрированная кубическая структура способствует отличной формуемости. Алюминий также нетоксичен и часто используется в емкостях для пищевых продуктов и напитков. По данным Алюминиевой ассоциации, это также один из самых простых в переработке конструкционных материалов.

Химические свойства

Характеристика или поведение вещества при химическом изменении или реакции. Другими словами, атомы вещества должны быть разрушены, чтобы можно было наблюдать химические свойства. Наблюдения за этим разрушением на атомном уровне происходят во время реакции, а также после нее.

Алюминий

Алюминий

Химические свойства алюминия
Возникновение	Алюминий встречается в виде соединения, в основном содержащегося в бокситовой руде.
Окисление	соединяется с кислородом с образованием оксида алюминия при воздействии влажного воздуха.
Пирофор	Когда алюминий находится в порошкообразной форме, он легко загорается при контакте с пламенем.
Способность формовать сплавы	Существуют сотни композиций алюминиевых сплавов. К легированным элементам относятся: железо, медь, марганец, кремний, магний и цинк.
Реакционная способность с водой	быстро реагирует с горячей водой.
Реакционная способность со щелочами	Реагирует с гидроксидом натрия.
Реакционная способность с кислотой	Алюминий реагирует с горячими кислотами.

Основные сведения о химических свойствах алюминия

В некотором смысле химические свойства алюминия необычны по сравнению с другими металлами. Например, металлы редко реагируют как с основаниями, так и с кислотами. Это становится важным фактором, когда алюминий используется в качестве контейнера для жидкостей. Вы должны быть уверены, что алюминий не растворится. Вот почему банки для напитков имеют тонкий внутренний слой для предотвращения коррозии.

Другой причудливый факт об алюминии заключается в том, что помимо порошкообразной формы алюминий не является пирофорным. Это означает, что в порошкообразном состоянии алюминий легко воспламеняется и считается опасным, особенно во время обработки, когда часто встречаются мелкие частицы пыли.

То, что алюминий так легко соединяется с кислородом, напрямую влияет на методы сварки. Твердый оксидный слой, образующийся на поверхности алюминия, плавится при температуре, втрое превышающей температуру алюминия под ним. Поэтому перед сваркой требуется глубокая преднамеренная очистка поверхности, обычно с помощью ацетона, а переменный ток требуется на протяжении всего процесса сварки.

Механические свойства

Механические свойства отмечают взаимосвязь материала между напряжением и деформацией и измеряют степень эластичности в ответ на приложенную нагрузку.

Алюминий

Выводы по механическим свойствам алюминия

Механические свойства существенно влияют на рабочие характеристики. Это особенно верно, если учесть, как различаются механические свойства алюминиевых сплавов.

Например, тенденция к удлинению для всех серий алюминиевых сплавов высока для сплавов более низких серий и низка для сплавов более высоких серий. Другими словами, при сравнении алюминиевых сплавов серии 1ххх со сплавами серии 7ххх сплавы серии 1ххх будут иметь значительно более высокую пластичность.

Это работает обратно пропорционально прочности на растяжение, твердости и чувствительности к удару, которые будут ниже среди сплавов более низких серий. Таким образом, в том же сравнении сплавы серии 1ххх продемонстрируют гораздо более низкую прочность на растяжение, твердость и чувствительность к удару, чем их аналоги серии 7ххх.

Повышенные температуры также разрушают алюминий даже до того, как он достигнет точки плавления. В результате большинство алюминиевых сплавов обычно не рекомендуется использовать в течение длительного времени при более высоких температурах. Однако некоторые сплавы были специально разработаны для обеспечения высокой термостойкости, например, серия 2xxx алюминий-медь.

Исключительная способность алюминия образовывать сплавы расширяет сферу его применения в различных отраслях и областях применения. Без этой важной возможности первоклассный алюминий был бы слишком мягким и податливым для применений, требующих большей прочности и долговечности.

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Kloeckner Metals объединяет национальное присутствие с новейшими технологиями производства и обработки и инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Свяжитесь с нами сейчас

Производство Seastrom

Свойства

		Алюминий 2024 T3/T4	Бериллиевая медь		Латунь (термически обработанная)	Медь (H-H)	Фос. Бронза
			Отожженный	Термообработанный
Прочность на растяжение (psi)		68 000	70 000	180 000	70 000	34 000	100 000
Прочность на сдвиг (psi)		41 000	—	—	36 000	23 000	—
Удлинение (%)		20	45	6	30	30	4
Модули упругости (psi)		10 600 000	19 000 000	19 000 000	15 000 000	17 000 000	16 000 000
Твердость		РБ75	РБ78	Р 15Н-78-81	РБ60	45 Бринелль	РБ95
Удельный вес		2,77	8,26	8,26	8,46	8,90	8,86
Температура плавления °F		1180	1600-1800	1600-1800	1660-1715	1949-1981	1920
Электропроводность       (% меди)		30	17	22	26	100	15
Теплопроводность       (БТЕ/ч/фут²/°F/фут)		70	68	68	70	225	40
Коэф. теплового расширения       (дюймы/дюймы °F)(10 -6 )		12,9	9.3	9,3	10,2	9,3	9,9
Удельная теплоемкость (БТЕ/фунт/°F)		.23	.10	.10	.09	.09	.09

		Припой (60-40)	Сталь	Пружинная сталь (термически обработанная)	Нержавеющая сталь Сталь (серия 300)	Титан
Прочность на растяжение (psi)		6 400	65 000	194 000	90 000	70 000
Прочность на сдвиг (psi)		5 700	45 000	—	67 000	—
Удлинение (%)		45	30	4	55	22
Модули упругости (psi)		—	30 000 000	30 000 000	28 000 000	14 900 000
Твердость		15 Бринелль	РБ63	Р15Н-82,5-84,5	РБ90	РБ90
Удельный вес		8,67	7,85	8. 46	7,90	4,5
Температура плавления °F		362-374	2765	1660-1715	2600-2680	3272
Электропроводность       (% меди)		12	12	26	2,4	14,1
Теплопроводность       (БТЕ/ч/фут²/°F/фут)		28	34	70	10	—
Коэф. теплового расширения       (дюймы/дюймы °F)(10 -6 )		12,2	6,5	10,2	9,6	4-8
Удельная теплоемкость (БТЕ/фунт/°F)		. Published by admin View all posts by admin