ضریب انبساط حرارتی یک خاصیت اساسی در علم مواد است و بر نحوه گسترش یک ماده یا منقبض شدن با تغییر دما تأثیر می گذارد. به عنوان یک تامین کننده سیلیکون Ferro ، اغلب در مورد چگونگی مقایسه ضریب انبساط حرارتی سیلیکون Ferro با سایر مواد سؤال می شود. این مقایسه می تواند به صنایع کمک کند تا هنگام انتخاب مواد برای برنامه های خاص ، تصمیمات آگاهانه ای بگیرند.
درک ضریب انبساط حرارتی
قبل از مقایسه ، درک اینكه ضریب انبساط حرارتی چه چیزی را نشان می دهد ، ضروری است. این به عنوان تغییر کسری در طول یا حجم یک ماده در هر درجه تغییر دما تعریف شده است. دو نوع اصلی وجود دارد: ضریب انبساط حرارتی خطی (α) ، که تغییر طول را اندازه گیری می کند و ضریب انبساط حرارتی حجمی (β) ، که اندازه گیری حجم را اندازه گیری می کند. برای مواد ایزوتروپیک ، β تقریباً سه برابر α است.
ضریب انبساط حرارتی سیلیکون فرو
Ferro Silicon یک آلیاژ است که از آهن و سیلیکون تشکیل شده است و میزان سیلیکون به طور معمول از 15 ٪ تا 90 ٪ است. ضریب انبساط حرارتی سیلیکون Ferro در مقایسه با بسیاری از فلزات خالص نسبتاً کم است. این به دلیل وجود سیلیکون است که ضریب انبساط حرارتی کمتری نسبت به آهن دارد. مقدار دقیق ضریب انبساط حرارتی سیلیکون فروم بستگی به محتوای سیلیکون آن دارد. به طور کلی ، با افزایش محتوای سیلیکون ، ضریب انبساط حرارتی کاهش می یابد.
به عنوان مثال ، یک آلیاژ سیلیکون فروم با میزان سیلیکون در حدود 75 ٪ دارای ضریب انبساط حرارتی خطی تقریباً 1.5 - 2.5 × 10⁻⁶ /درجه سانتیگراد در محدوده دمای 20 - 100 درجه سانتیگراد است. این مقدار کم باعث می شود فرور سیلیکون برای برنامه هایی که ثبات بعدی بسیار مهم است ، مانند تولید اجزای دقیق و ترانسفورماتورهای الکتریکی ، مناسب باشد.
مقایسه با سایر فلزات
بیایید ضریب انبساط حرارتی سیلیکون Ferro را با برخی از فلزات مشترک مقایسه کنیم.
اتو کردن
آهن خالص دارای ضریب انبساط حرارتی خطی نسبتاً بالا در حدود 10 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد در دمای اتاق است. این به طور قابل توجهی بالاتر از سیلیکون Ferro است. علاوه بر این از سیلیکون به آهن در سیلیکون فروم ، گسترش حرارتی کلی را کاهش می دهد و آن را تحت تغییرات دما پایدار می کند. در برنامه هایی که از آهن استفاده می شود ، مانند ساخت و ساز و ماشین آلات ، گسترش حرارتی بالا می تواند منجر به مشکلاتی مانند پیچ و تاب و ایجاد استرس در طول زمان شود. Ferro Silicon با گسترش حرارتی پایین خود می تواند این مسائل را کاهش دهد.
الومینیوم
آلومینیوم یکی دیگر از فلزات مورد استفاده با ضریب انبساط حرارتی خطی بالا تقریباً 10 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد است. این مقدار بالا به دلیل پیوندهای اتمی نسبتاً ضعیف در آلومینیوم است که به اتم ها اجازه می دهد با تغییرات دما آزادتر حرکت کنند. در مقابل ، پیوند قوی سیلیکون - آهن در سیلیکون فروم ، حرکت اتمها را محدود می کند و در نتیجه گسترش حرارتی کمتری ایجاد می شود. آلومینیوم معمولاً در صنایع هوافضا و خودرو مورد استفاده قرار می گیرد ، اما در برنامه هایی که دقت بعدی بسیار مهم است ، سیلیکون فروم ممکن است انتخاب بهتری باشد.
مس
مس دارای ضریب انبساط حرارتی خطی در حدود 10 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد است. مشابه آلومینیوم ، گسترش حرارتی نسبتاً زیاد مس می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در برنامه هایی شود که در آن ابعاد دقیق مورد نیاز باشد. گسترش حرارتی پایین تر سیلیکون ، آن را به یک جایگزین مناسب تر در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی که در آن از مس استفاده می شود ، ایجاد می کند ، به ویژه هنگامی که ثبات حرارتی یک نگرانی است.
مقایسه با سرامیک و عینک
سرامیک و عینک همچنین دارای طیف گسترده ای از ضرایب انبساط حرارتی هستند و مقایسه آنها با سیلیکون فروم می تواند روشنگری باشد.
سرامیک
برخی از سرامیک ها دارای ضرایب انبساط حرارتی بسیار کمی هستند ، شبیه یا حتی پایین تر از سیلیکون فروم. به عنوان مثال ، کاربید سیلیکون (SIC) دارای ضریب انبساط حرارتی خطی در حدود 10 × 10 ⁻⁶ /درجه سانتیگراد است. با این حال ، سرامیک ها اغلب شکننده هستند و در مقایسه با سیلیکون Ferro دارای انعطاف پذیری محدود هستند. از طرف دیگر Ferro Silicon ، انبساط حرارتی نسبتاً کم را با خواص مکانیکی خوب ترکیب می کند و آن را در بسیاری از برنامه ها به یک ماده متنوع تر تبدیل می کند.
عینک
شیشه ها بسته به ترکیب آنها می توانند طیف گسترده ای از ضرایب انبساط حرارتی داشته باشند. شیشه Borosilicate ، که به دلیل انبساط حرارتی کم آن شناخته شده است ، دارای ضریب انبساط حرارتی خطی در حدود 10 × 10 3.25 درجه سانتیگراد است. در حالی که عینک شفاف است و از مقاومت شیمیایی خوبی برخوردار است ، فرور سیلیکون هدایت الکتریکی و قدرت مکانیکی بهتری را ارائه می دهد که در برخی از کاربردهای صنعتی مهم است.
مقایسه با سایر آلیاژها
بسیاری از آلیاژهای دیگر در بازار وجود دارد و مقایسه ضرایب انبساط حرارتی آنها با سیلیکون فروم می تواند در انتخاب مواد کمک کند.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ یک آلیاژ محبوب با ضریب انبساط حرارتی خطی است که بسته به ترکیب آن متفاوت است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی به طور معمول دارای ضریب انبساط حرارتی خطی در حدود 17 - 18 18 18 درجه سانتیگراد هستند. این بالاتر از Ferro Silicon است. فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی شناخته شده است ، اما در برنامه هایی که ثبات حرارتی در اولویت است ، سیلیکون فروم ممکن است گزینه بهتری باشد.
آلیاژهای مبتنی بر نیکل
آلیاژهای مبتنی بر نیکل به دلیل خاصیت مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی در برنامه های درجه حرارت بالا استفاده می شوند. با این حال ، بسیاری از آلیاژهای مبتنی بر نیکل دارای ضرایب انبساط حرارتی نسبتاً بالایی هستند. به عنوان مثال ، INCONEL 600 دارای ضریب انبساط حرارتی خطی در حدود 10 × 10 13 /درجه سانتیگراد است. Ferro Silicon ، با گسترش حرارتی پایین تر ، می تواند یک انتخاب مناسب تر در برنامه هایی باشد که در آن ثبات ابعادی بسیار مهم است ، حتی در دماهای متوسط.
کاربردهای سیلیکون Ferro بر اساس انبساط حرارتی
ضریب انبساط حرارتی کم سیلیکون Ferro ، آن را برای انواع برنامه ها مناسب می کند.
ترانسفورماتور برق
در ترانسفورماتورهای الکتریکی ، هسته اغلب از سیلیکون فروم ساخته می شود. گسترش حرارتی کم تضمین می کند که هسته شکل و ابعاد خود را حتی با نوسانات دما در حین کار حفظ می کند. این به حفظ کارایی ترانسفورماتور کمک می کند و خطر خرابی مکانیکی را کاهش می دهد.
اجزای دقیق
در ساخت مؤلفه های دقیق ، مانند ابزارهای اندازه گیری و دستگاه های نوری ، ثبات بعدی از اهمیت بالایی برخوردار است. گسترش حرارتی کم سیلیکون Ferro به این مؤلفه ها اجازه می دهد تا دقت خود را در طیف گسترده ای از دما حفظ کنند.
مواد نسوز
Ferro Silicon می تواند به عنوان یک افزودنی در مواد نسوز استفاده شود. گسترش حرارتی کم به بهبود مقاومت شوک حرارتی از نسوزها کمک می کند و باعث می شود آنها در محیط های درجه حرارت بالا از دوام بیشتری استفاده کنند.
پایان
در نتیجه ، ضریب انبساط حرارتی سیلیکون فروم در مقایسه با بسیاری از فلزات رایج ، آلیاژها ، سرامیک ها و عینک نسبتاً کم است. این خاصیت آن را به یک ماده ارزشمند در برنامه هایی تبدیل می کند که ثبات بعدی آن بسیار مهم است. من به عنوان یک تأمین کننده سیلیکون فروم ، می توانم محصولات سیلیکون با کیفیت بالا با محتوای مختلف سیلیکون را برای پاسخگویی به نیازهای خاص صنایع مختلف ارائه دهم.
اگر شما علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات Silicon Ferro ما هستید یا در مورد ضریب گسترش حرارتی و برنامه های کاربردی آن سؤالی دارید ، لطفاً برای تهیه و بحث بیشتر با ما تماس بگیرید. ما همچنین محصولات مرتبط مانندپودر سیلیسباآلیاژ Ferro Siliconislagوتسیم هسته آلیاژبشر
منابع
- کتابچه راهنمای ASM جلد 2: خواص و انتخاب: آلیاژهای غیر سودمند و مواد ویژه - هدف. ASM International.
- Callister ، WD ، & Rethwisch ، DG (2011). علوم و مهندسی مواد: مقدمه. ویلی
- Reed - Hill ، Re ، & Abbaschian ، R. (1994). اصول متالورژی فیزیکی. شرکت انتشارات PWS.
