1. Ekstrudēta alumīnija galvenie termiskie parametri
Pēc tam, kad ekstrudētais alumīnijs ir ekstrudēts augstā temperatūrā, tas veidos blīvu un vienmērīgu metāla mikrostruktūru, un tā termiskā stabilitāte ir daudz labāka nekā lietajam alumīnijam. Katram no tā galvenajiem termofizikālajiem parametriem ir skaidras nozares standarta vērtības, kas nodrošina uzticamu pamatu rūpniecisko konstrukciju projektēšanai un scenāriju pielietošanai.
一, efektīvas siltumvadītspējas un kodola siltuma izkliedes priekšrocības. Siltumvadītspēja ir galvenais rādītājs materiālu siltuma pārneses efektivitātes mērīšanai. Galveno ekstrudēto alumīnija sakausējumu siltumvadītspējas diapazons ir 150–220 W/(m·K), kas ir daudz augstāks nekā oglekļa tēraudam (apmēram 50 W/(m·K)) un lielākajai daļai plastmasas materiālu, un siltuma pārneses efektivitāte ir 3–5 reizes lielāka nekā tēraudam. Starp parasti izmantotajiem sakausējumiem ekstrudētam alumīnijam 6063-T5/T6, kas ir optimizēts siltuma izkliedes scenārijiem, ir siltumvadītspēja līdz 201 W/(m·K); konstrukcijas klases 6061-T6 ekstrudēta alumīnija siltumvadītspēja ir 167 W/(m·K); augstas stiprības ekstrudētam alumīnijam 7075-T6 ir nedaudz zemāka siltumvadītspēja 130–150 W/(m·K), jo tajā ir augstāks leģējošā elementa saturs, kas var līdzsvarot konstrukcijas izturību un siltumvadītspēju. Tīra alumīnija bāzes ekstrudētu materiālu siltumvadītspēja ir 235–237 W/(m·K), kam ir augstākā līmeņa siltumvadītspēja un siltuma izkliedes spējas.
2, īpatnējā siltuma jauda ir stabila, un siltuma uzglabāšana un siltuma izkliede ir vienmērīga. Ekstrudēta alumīnija vidējā īpatnējā siltumietilpība parastajā temperatūras diapazonā no 0 līdz 100 grādiem ir 942 J/(kg·K). Mērena īpatnējā siltumietilpība ļauj ekstrudētam alumīnijam ātri absorbēt lokālo siltumu un vienmērīgi izplatīt to pa visu materiāla virsmu, efektīvi novēršot iekārtu lokālu pārkaršanu. Salīdzinot ar augstas īpatnējās siltumietilpības materiāliem, tas neuzkrāj lieko siltumu, var sasniegt ātru siltuma absorbciju un ātru siltuma izkliedi, kā arī ir ļoti pielāgojams elektronisko un elektrisko iekārtu darba apstākļiem, kas darbojas ar pārtraukumiem.
3, kušanas diapazons ir stabils un augstas temperatūras izturība ir uzticama. Ekstrudēta alumīnija stabila kušanas temperatūras diapazons ir 645 grādi ~ 660 grādi, un viršanas temperatūra ir 2327 grādi. Parastos rūpnieciskos darba apstākļos, kas zemāki par 200 grādiem, materiāla termiskā struktūra un veiktspēja vienmēr ir stabila, bez problēmām, piemēram, mīkstināšanas, deformācijas vai veiktspējas vājināšanās, un var apmierināt mehānisko iekārtu, jaunu enerģijas bateriju un elektrisko iekārtu ilgtermiņa apkalpošanas vajadzības.
2. Ekstrudēta alumīnija galvenās termiskās īpašības, kas to atšķir no citiem materiāliem
Papildus pamata termofizikālajiem parametriem ekstrudētam alumīnijam ir divas unikālas termiskās īpašības, kas nosaka tā neaizstājamo vietu siltuma vadības inženierijā.
Termiskās izplešanās koeficients ir kontrolējams un paredzams. Vidējais ekstrudēta alumīnija profilu lineārais termiskās izplešanās koeficients vidē no 20° ~ 100° ir 22,3 ~ 23,9 × 10⁻⁶/grādi. Lai gan tā termiskās izplešanās ātrums ir nedaudz lielāks nekā tēraudam, ekstrūzijas procesā izveidotā vienmērīgā mikrostruktūra padara tā termisko izplešanos un kontrakciju regulāru un tā veiktspēju stabilu. Inženieri var rezervēt montāžas pielaides, pamatojoties uz precīziem parametriem, efektīvi izvairoties no konstrukcijas deformācijas un plaisāšanas problēmām, ko izraisa termiskā izplešanās un saraušanās temperatūras izmaiņu laikā, un nodrošinot precizitātes iekārtu darbības stabilitāti.
Siltuma pretestība ir zema, un siltuma pārneses ceļš ir nepārtraukts un pilnīgs. Ekstrūzijas process pilnībā novērš poras, vaļīgumu, defektus un citas problēmas alumīnija materiāla iekšpusē, veidojot blīvu integrētu struktūru. Šī funkcija ļauj ekstrudētam alumīnijam nodrošināt nepārtrauktu, zemas pretestības siltuma pārneses ceļu. Salīdzinot ar savienotajām un liešanas siltuma izkliedes sastāvdaļām, tas var novērst siltuma uzkrāšanos, ko izraisa strukturālās spraugas, ievērojami uzlabot kopējo siltuma izkliedes efektivitāti un nodrošināt profila kopējo siltuma pārneses vienmērīgumu.
Turklāt ekstrudētam alumīnijam ir lieliskas vieglas siltuma pārvaldības priekšrocības, un tā blīvums ir tikai 2700 kg/kubikmetrs (2,7 g/kubikcentimetrs). Ar tādu pašu siltuma izkliedes efektu ekstrudēta alumīnija siltuma izkliedes komponentu svars ir daudz mazāks nekā vara un tērauda komponentu svars, kas var efektīvi samazināt kopējo iekārtu slodzi un tiek plaši izmantots kosmosa, jauno enerģijas transportlīdzekļu, vieglo elektronisko iekārtu un citās jomās.
3. Galveno ekstrudēto alumīnija sakausējumu termiskās veiktspējas atšķirības un ainavas pielāgošana
Dažādi sakausējumu sastāvi un rūdīšanas procesi tieši ietekmēs ekstrudētā alumīnija termiskās īpašības. Pašlaik nozare ir izveidojusi nobriedušu kategoriju ainu saskaņošanas sistēmu:
6063 ekstrudēts alumīnijs ir etalonmateriāls siltuma izkliedes jomā. Šim sakausējumam ir zems leģējošā elementa saturs, tam ir labākā siltumvadītspēja starp parastajiem rūpnieciskajiem ekstrudētajiem alumīnija sakausējumiem, un tam ir lieliska ekstrūzijas formējamība. To var pārstrādāt sarežģītās spuru tipa siltuma izkliedes struktūrās un plaši izmantot LED lampu siltuma izkliedes korpusos, sadzīves tehnikas radiatoros, mazjaudas elektroniskajos siltuma izkliedes moduļos un citos scenārijos.
6061 ekstrudētais alumīnijs apvieno siltumvadītspēju un konstrukcijas izturību. Tā siltumvadītspēja ir nedaudz zemāka nekā sakausējumam 6063, taču tā stiepes izturība un konstrukcijas stingrība ir labāka. To galvenokārt izmanto strukturālām siltuma izkliedes komponentēm, kurām nepieciešams izturēt slodzes, piemēram, mehānisko iekārtu korpusiem, rūpnieciskās vadības iekārtu dzesēšanas pamatplāksnēm, vidējas jaudas elektroiekārtu radiatoriem utt.
7075 augstas stiprības ekstrudētais alumīnijs kā galveno priekšrocību uzskata strukturālo veiktspēju. Lai gan tā siltumvadītspēja ir salīdzinoši vāja, tai ir īpaši augsta mehāniskā izturība un tas ir piemērots īpašiem scenārijiem, piemēram, kosmosa iekārtām un lielas slodzes rūpnieciskajām iekārtām. Tas var vienlaikus izpildīt iekārtas strukturālās nesošās un pamata siltuma izkliedes prasības.
4. Ekstrudēta alumīnija termisko īpašību rūpnieciskā vērtība un pielietojuma perspektīvas
Strauji attīstoties lieljaudas elektroniskām iekārtām, jaunām enerģētikas nozarēm un inteliģentai ražošanai, iekārtu termiskā vadība ir kļuvusi par galveno saikni, kas ierobežo produkta veiktspēju un kalpošanas laiku. Ekstrudētā alumīnija lieliskās termiskās īpašības lieliski atrisina problēmas, kas saistītas ar vāju siltuma izkliedi, lielo svaru un tradicionālo materiālu vieglu novecošanu.
Patēriņa elektronikas un LED nozarēs īpaši plāni, daudzspuru struktūras ekstrudēti alumīnija profili var ātri izkliedēt mikroshēmas darbības radīto siltumu, novērst tādas problēmas kā iekārtu veiktspējas pasliktināšanās un gaismas avota krāsu aberācijas, ko izraisa siltuma uzkrāšanās, un efektīvi pagarināt elektronisko komponentu kalpošanas laiku. Jaunu enerģijas transportlīdzekļu jomā ekstrudēta alumīnija akumulatoru paliktņi un ar ūdeni dzesējami siltuma izkliedes profili balstās uz to efektīvu siltumvadītspēju un izcilu temperatūras vienmērīgumu, lai panāktu precīzu jaudas akumulatoru temperatūras kontroli un uzlabotu akumulatoru bloku drošību un cikla kalpošanas laiku.
Rūpnieciskās ražošanas un ēku enerģijas taupīšanas jomās ekstrudēta alumīnija izolācijas un siltuma izkliedes profili var efektīvi līdzsvarot apkārtējās temperatūras svārstības, samazināt iekārtu darbības enerģijas patēriņu un panākt enerģijas taupīšanu un patēriņa samazinājumu. Tajā pašā laikā tā stabilā augstas temperatūras termiskā stabilitāte un izturība pret koroziju ilgstoši var pielāgoties skarbiem darba apstākļiem, piemēram, augstai temperatūrai un augstam mitrumam, ievērojami samazinot aprīkojuma darbības un uzturēšanas izmaksas.
Kopsavilkums
Ekstrudētā alumīnija galvenās termiskās priekšrocības ir ietvertas: efektīva siltumvadītspēja un spēcīga pielāgošanās spēja, vienmērīga siltuma uzkrāšana un siltuma izkliede, stabila veiktspēja augstā temperatūrā un kontrolējama siltuma izplešanās. Apvienojumā ar viegluma, labas formējamības un zemo apstrādes izmaksu visaptverošajām priekšrocībām tas ir kļuvis par izplatītu siltuma pārvaldības materiālu daudzās nozarēs. Turpinot pieaugt rūpnieciskās precīzās ražošanas jauninājumiem un iekārtu siltuma izkliedes prasībām, optimizējot ekstrūzijas procesu un sakausējuma formulu, ekstrudētā alumīnija termiskās veiktspējas potenciāls tiks vēl vairāk atbrīvots, un tam nākotnē būs lielāka nozīme augstākās klases ražošanā, jaunā enerģijā, enerģiju taupošā siltumtehnikā un citās jomās.
