1. Основни термични параметри на екструдиран алуминий
След като екструдираният алуминий се екструдира при висока температура, той ще образува плътна и равномерна метална микроструктура и термичната му стабилност е много по-добра от тази на лятия алуминий. Всеки от неговите ключови термофизични параметри има ясни индустриални стандартни стойности, осигуряващи надеждна основа за проектиране на промишлена структура и сценарийно приложение.
一, ефективна топлопроводимост и предимства на разсейването на топлината в сърцевината. Топлинната проводимост е основният индикатор за измерване на ефективността на топлопреминаване на материалите. Диапазонът на топлопроводимост на масовите екструдирани алуминиеви сплави е 150~220 W/(m·K), което е много по-високо от въглеродната стомана (около 50 W/(m·K)) и повечето пластмасови материали, а ефективността на топлопредаване е 3-5 пъти по-висока от тази на стоманата. Сред често използваните сплави екструдираният алуминий 6063-T5/T6, който е оптимизиран за сценарии на разсейване на топлината, има топлопроводимост до 201 W/(m·K); структурният клас 6061-T6 екструдиран алуминий има топлопроводимост от 167 W/(m·K); Екструдираният алуминий с висока якост 7075-T6 има малко по-ниска топлопроводимост от 130~150 W/(m·K) поради по-високото си съдържание на легиращи елементи, което може да балансира структурната здравина и топлопроводимостта. Топлинната проводимост на екструдираните материали на базата на чист алуминий достига 235~237 W/(m·K), което има най-високо ниво на топлопроводимост и възможности за разсейване на топлината.
2, специфичният топлинен капацитет е стабилен, а съхранението и разсейването на топлината са равномерни. Средният специфичен топлинен капацитет на екструдиран алуминий в конвенционалния температурен диапазон от 0 градуса ~100 градуса е 942 J/(kg·K). Умереният специфичен топлинен капацитет позволява на екструдирания алуминий бързо да абсорбира локалната топлина и да я разпространява равномерно по цялата повърхност на материала, като ефективно предотвратява локалното прегряване на оборудването. В сравнение с материалите с висок специфичен топлинен капацитет, той не натрупва излишна топлина, може да постигне бързо поглъщане на топлина и бързо разсейване на топлината и е много адаптивен към работните условия на електронно и електрическо оборудване, което работи с прекъсвания.
3, диапазонът на топене е стабилен и устойчивостта на висока температура е надеждна. Стабилният температурен диапазон на топене на екструдиран алуминий е 645 градуса ~660 градуса, а точката на кипене е 2327 градуса. При конвенционални промишлени работни условия под 200 градуса термичната структура и производителността на материала винаги остават стабилни, без проблеми като омекване, деформация или затихване на производителността и могат да отговорят на дългосрочните нужди от обслужване на механично оборудване, нови енергийни батерии и електрическо оборудване.
2. Основните термични свойства на екструдирания алуминий, които го отличават от другите материали
В допълнение към основните термофизични параметри, екструдираният алуминий има две уникални топлинни свойства, което установява неговата незаменима позиция в инженерството за управление на топлината.
Коефициентът на топлинно разширение е контролируем и предвидим. Средният коефициент на линейно термично разширение на основните екструдирани алуминиеви профили в среда от 20 градуса ~100 градуса е 22,3~23,9×10⁻⁶/градус. Въпреки че степента на топлинно разширение е малко по-висока от тази на стоманата, равномерната микроструктура, образувана от процеса на екструдиране, прави термичното разширение и свиване редовно и неговата работа стабилна. Инженерите могат да запазят допуски за сглобяване въз основа на точни параметри, като ефективно избягват проблемите със структурната деформация и напукване, причинени от термично разширение и свиване по време на температурни промени, и гарантират оперативната стабилност на прецизното оборудване.
Термичното съпротивление е ниско и пътят на пренос на топлина е непрекъснат и пълен. Процесът на екструдиране напълно елиминира порите, разхлабването, дефектите и други проблеми вътре в лятия алуминиев материал, образувайки плътна интегрирана структура. Тази функция позволява на екструдирания алуминий да има непрекъснат път за пренос на топлина с ниско съпротивление. В сравнение с компонентите за снаждане и лято разсейване на топлината, той може да елиминира натрупването на топлина, причинено от структурни пропуски, значително да подобри общата ефективност на разсейване на топлината и да осигури цялостната равномерност на топлопреминаването на профила.
В допълнение, екструдираният алуминий има отлични предимства при леко управление на топлината, с плътност от само 2700 кг/кубичен метър (2,7 г/кубичен сантиметър). При същия ефект на разсейване на топлината, теглото на екструдираните алуминиеви компоненти за разсейване на топлината е много по-ниско от това на медните и стоманените компоненти, което може ефективно да намали общото натоварване на оборудването и се използва широко в космическото пространство, превозните средства с нова енергия, лекото електронно оборудване и други области.
3. Разлики в термичните характеристики и адаптиране на сцената на основните екструдирани алуминиеви сплави
Различните състави на сплави и процеси на темпериране ще повлияят пряко на термичните свойства на екструдирания алуминий. Понастоящем индустрията е формирала зряла система за съвпадение на сцени на категории:
Екструдираният алуминий 6063 е еталонният материал в областта на разсейването на топлината. Тази сплав има ниско съдържание на легиращи елементи, има най-добрата топлопроводимост сред конвенционалните промишлени екструдирани алуминиеви сплави и има отлична възможност за формоване при екструдиране. Може да се преработи в сложни структури за разсейване на топлина от перка и се използва широко в корпуси за разсейване на топлината на LED лампи, радиатори за домашни уреди, електронни модули за разсейване на топлина с ниска мощност и други сценарии.
6061 екструдиран алуминий съчетава топлопроводимост и структурна здравина. Неговата топлопроводимост е малко по-ниска от тази на сплав 6063, но нейната якост на опън и структурна твърдост са по-добри. Използва се най-вече за структурни компоненти за разсейване на топлината, които трябва да поемат натоварвания, като корпуси на механично оборудване, базови плочи за охлаждане на промишлено оборудване за управление, радиатори за електрическо оборудване със средна мощност и др.
Екструдираният алуминий с висока якост 7075 приема структурните характеристики като основно предимство. Въпреки че топлопроводимостта му е сравнително слаба, той има свръхвисока механична якост и е подходящ за специални сценарии като аерокосмическо оборудване и индустриално оборудване с високо натоварване. Той може едновременно да отговори на изискванията за носещи конструкции на оборудването и основните изисквания за разсейване на топлината.
4. Промишлена стойност и перспективи за приложение на термичните свойства на екструдиран алуминий
С бързото развитие на електронно оборудване с висока мощност, нови енергийни индустрии и интелигентно производство, термичното управление на оборудването се превърна в ключова връзка, която ограничава производителността и експлоатационния живот на продукта. Отличните топлинни свойства на екструдирания алуминий перфектно решават болките в индустрията, свързани с лошо разсейване на топлината, голямо тегло и лесно стареене на традиционните материали.
В индустриите за потребителска електроника и светодиоди ултратънките екструдирани алуминиеви профили с много перки могат бързо да разсейват топлината, генерирана от работата на чипа, да елиминират проблеми като влошаване на производителността на оборудването и цветови аберации на източника на светлина, причинени от натрупване на топлина, и ефективно да удължат живота на електронните компоненти. В областта на новите енергийни превозни средства, екструдираните алуминиеви батерии и профилите за разсейване на топлината с водно охлаждане разчитат на тяхната ефективна топлопроводимост и отлична равномерност на температурата, за да постигнат прецизен контрол на температурата на захранващите батерии и да подобрят безопасността и живота на батериите.
В областта на промишленото производство и спестяването на енергия в сгради, екструдираната алуминиева изолация и профилите за разсейване на топлината могат ефективно да балансират температурните колебания на околната среда, да намалят консумацията на енергия при работа на оборудването и да постигнат енергоспестяване и намаляване на консумацията. В същото време неговата стабилна високотемпературна термична стабилност и устойчивост на корозия могат да се адаптират към тежки условия на работа като висока температура и висока влажност за дълго време, което значително намалява разходите за експлоатация и поддръжка на оборудването.
Резюме
Основните топлинни предимства на екструдирания алуминий са въплътени в: ефективна топлопроводимост и силна адаптивност, равномерно съхранение на топлина и разсейване на топлината, стабилна производителност при висока температура и контролируемо термично разширение. В съчетание с всеобхватните предимства на леко тегло, добра формоспособност и ниски разходи за обработка, той се превърна в общ основен материал за термично управление в много индустрии. Тъй като подобренията на промишленото прецизно производство и изискванията за разсейване на топлината на оборудването продължават да се увеличават, чрез оптимизиране на процеса на екструдиране и формулата на сплавта, потенциалът за топлинни характеристики на екструдирания алуминий ще бъде допълнително освободен и той ще играе по-важна роля в производството от висок клас, новата енергия, енергоспестяващото топлинно инженерство и други области в бъдеще.
