Титан Теплоемкость — Энциклопедия по машиностроению XXL
Бериллий обладает большой теплотой плавления и очень высокой теплотой испарения. По удельной теплоемкости он в 2,5 раза превосходит алюминий, в 4 раза — титан и в 8 раз — сталь, по теплопроводности стоит за алюминием, уступая ему в теплопроводности только 12 %. Все эти свойства способствуют успешному применению бериллия в качестве теплозащитного материала в ракетной и особенно космической технике (головные части ракет, передние кромки крыльев сверхзвуковых самолетов, оболочки кабин космонавтов). [c.430]Указанная аномальная температурная зависимость микротвердости нихрома и твердого.раствора титана в нихроме вызвана, по-видимому, началом образования в исследованных сплавах так называемого К состояния [4, 5], сопровождающегося изменением теплоемкости, повышением твердости, прочности и электросопротивления.
Титан отличается малым относительным коэффициентом расширения и небольшой теплоемкостью. Он имеет низкую теплопроводность электропроводность титана составляет всего 3% [c.37]
Цирконий, титан, кобальт. Изобарная теплоемкость. [c.71]
По сравнению с другими конструкционными металлами титан имеет максимальную температуру плавления. Поэтому при сварке титана требуются концентрированные источники теплоты. Поскольку у титана более низкий, чем у стали, коэффициент теплопроводности, повышенное электросопротивление и пониженная теплоемкость, то при сварке титана плавлением тратится меньше энергии, чем при сварке углеродистой стали.
При рассмотрении вопросов свариваемости титана необходимо учитывать следующие особенности его физических свойств. Титан обладает весьма высокой температурой плавления (1668 °С) и кипения (3260 °С). Скрытая теплота плавления, а также испарения Т1 почти в два раза больше, чем у железа, поэтому расплавление Т1 требует больших затрат энергии. По удельной теплоемкости Т1 занимает промежуточное место между А1 и Ре. [c.332]
Регенератор, изображенный на рис. 65, состоит из двух коН центрических втулок 2 я 4 я насадки 5. Эти детали изготовлены из материала с низкой теплопроводностью (нержавеющая сталь, титан, металлокерамика и т. п.) во избежание теплового замыкания , при котором теплота от нагревателя по втулкам регенератора непосредственно передается охладителю, увеличивая тем самым потери в цикле. Материал насадки должен иметь высокую теплоемкость, незначительную теплопроводность, высокую термостойкость, а также быть химически нейтральным к рабочему телу.
Высокотемпературная часть кривой теплоемкости может быть получена из экспериментов Бензи и Кука по парамагнитной релаксации. Они нашли, что rV-ff = 3,9-10 , тогда как магнитное дипольпое взаимодействие [см. (39.1)] может дать только 0,3-10 . Исследования с разбавленным образцом показали, что свсфхтоикое расщепление (обусловлеппое изотопами и Ti , которые содержатся в титане в количестве 13%) [c.486]
Сплавы алюминия и магния в значительной степени способствовали успеху битвы 1за килограммы. Ведь маг,ний легче алюминия, его удельный вес всего 1,74 г/см . Самому магнию было трудно состязаться с алюминием из-за невысокой коррозионной стойкости, возможного брака при литье и относительно небольшого температурного потолка эксплуатации.
Однако сплавы магния, легированные торием, иттрием, неодимом и другими присадками, из-за высокой теплоемкости оказались прекрасными конструкционными материалами, особенно для кратковременной эксплуатации в температурном интервале 350— 450°. Они нашли применение в ракетостроении. Их использовали для обшивки корпуса, топливных и кислородных баков, баллонов пневмосистем, стабилизаторов и других частей американских ракет Юпитер , Атлас , Титан , Поларвс и спутников Авангард и Дискаверер .
По удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между алюминием ы железом. Теплоемкость титана возрастает с повышением температуры, а при 870—890 С происходит скачкообразное изменение теплоемкости, связанное с аллотропическим превращением. Теплоемкость р-модификацип почти не зависит от температуры. [c.378]
Магний, подобно титану, имеет гексагональную кристаллическую решетку. Чистый магний и простые бинарные его сплавы плавятся при 650° С.
Более сложные сплавы плавятся в широком интервале температур (460—650°С). Удельная теплоемкость магния и алюминия примерно одинаковая, а скрытая теплота плавления в два раза у него меньше. Теплопроводность магния ниже теплопроводности алюминия, но в два раза выше, чем теплопроводность малоуглеродистой стали. Маглий активнее, чем алюминий, реагирует с кислородом. Чистый, особенно литой, магний обладает малой прочностью и пластичностью, поэтому не применяется как конструкционный материал. Для этого применяют сплавы магния, которые подобно алюминиевым, также разделяют на деформируемые и литые сплавы. Механические свойства сплавов магния сильно зависят от направления волокон, что обусловлено особенностями гексагональной кристаллической решетки.
[c.115]
При этом суш,ествеш1ого повышения жесткостных характеристик (Е/р), как правило, не наблюдается. В то же время для авиационных конструкций этот показатель имеет не только не меньшее, но даже большее значение, так как главной их особенностью является тонкостен-ность, и соответственно основной формой разрушения является потеря устойчивости.
Свойства титана и титановых сплавов Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности ц линейного расширения титана некоторых марок
Оборудование, материаловедение, механика и …
Статьи Чертежи Таблицы О сайте Реклама Смотреть главы в:Теплофизические свойства материалов при низких температурах -> Свойства титана и титановых сплавов Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности ц линейного расширения титана некоторых марок
СтатьиЧертежиТаблицы
486 титановых
81, 82 — Коэффициенты линейного расширения 74 — Коэффициенты
Коэффициент для титановых сплавов
Коэффициент линейного расширения
Коэффициент линейный
Коэффициент теплоемкости
Коэффициент теплопроводности
Коэффициент теплопроводности сплавов
Коэффициенты расширения
Линейное расширение
Марки сплавов
Мел — Коэффициент теплопроводност
СПЛАВЫ Теплоемкость
Сплавы Коэффициент линейного расширени
Сплавы титановые
Сплавы — Коэффициент линейного расширения
Сплавы — Коэффициент расширения
Сплавы — Коэффициенты линейного
Сплавы — Коэффициенты линейного расширения 73 — Коэффициенты
Сплавы — Коэффициенты линейного теплопроводности
Теплоемкость (теплопроводность)
Теплопроводность сплавов
Титан
Титан Теплоемкость
Титан и его сплавы
Титан и его сплавы — Свойства
Титан и сплавы титана
Титан и титановые сплавы
Титана Свойства
Титанит
Титания
Титановые сплавы и их свойства
см Расширение линейное и теплопроводность
© 2021 Mash-xxl.
info Реклама на сайте
Особенности обработки титана
Один из наиболее распространенных материалов, который используют в машиностроении, и не только, является титан. По классификации материалов по ISO он соответствует группе S. Это труднообрабатываемый материал. Его свойства усложняют процесс резания даже в сравнении с обработкой таких материалов, как чугун и нержавеющая сталь. Однако с использованием инструмента/оснастки, оптимизированных для обработки титана, существует возможность обратить специфические свойства данного материала в преимущество.
Многие из тех свойств, которые делают титан привлекательным материалом, оказывают влияние на его обрабатываемость.
- высокое отношение прочности к весу, причем его плотность составляет, как правило, всего 60 процентов плотности стали
-
имеет более низкий модуль упругости и более податлив, чем сталь
-
обладает более высокой стойкостью к коррозии, чем нержавеющая сталь,
- низкая теплопроводность.
Такие качества титана и титановых сплавов широко востребованы и нашли свое применение в различных отраслях промышленности – судостроении, авиастроении, аэрокосмической, химической, газовой, нефтяной, пищевой, медицинской промышленности и многих других сферах. Из технически чистого титана, так и из титановых сплавов получают ответственные детали машин и приборов.
Титановые сплавы делятся на три класса в зависимости от структуры и состава легирующих элементов. Содержание легирующих элементов отражается в обозначении сплава.
-
Альфа-сплавы – легируются Al, O и/или N, которые преимущественно являются α-стабилизаторами.
-
Бета-сплавы – легируются Mb, Fe, V, Cr и/или Mn, которые являются β-стабилизаторами.
- Сплавы α+β – сплавы, имеющие двухфазную структуру. Большинство сплавов, которые применяются в настоящее время, являются сплавами α+β.
Легирующие элементы оказывают прямое влияние на физические и химические свойства сплавов, а также температурные характеристики и обрабатываемость. Технический титан хорошо обрабатывается давлением, из него изготавливают листы, поковки, трубы, проволоку и т.д. Он хорошо сваривается аргонодуговой сваркой и другими видами контактной сварки. Но что касается обработки резанием, то титан показывает плохие характеристики, одним словом — он плохо подвергается резанию. Титан налипает на режущей кромке инструмента, что приводит к быстрому его износу.
Из-за особенностей материала, в обработку титана нужно производить специально предназначенным для этого инструментом. Многие производители инструмента в своей линейке имеют специальные решения для работы с титаном. Сам инструмент в ходе рабочего процесса подвергается изнашиванию: абразивному, адгезийному и диффузному. При диффузном изнашивании происходит взаимное растворение материала режущего инструмента и титановой заготовки.
Особо активно эти процессы протекают при температуре 900 — 1200 °С. Основными же механизмами износа при обработке титана являются лункообразование и пластическая деформация. Под влиянием главного угла в плане характер износа не меняется, меняется только степень износа. Интенсивность износа и эффективность процесса резания в целом очень сильно зависят от количества выделяемого тепла. Контролировать температуру в зоне резания можно за счет изменения скорости, толщины стружки и глубины резания. Таким образом, повлиять на износ инструмента можно, изменив форму пластины или угол в плане.
Если инструмент и режимы резания выбраны правильно, а также при хорошей жесткости станка и надежности закрепления заготовки, процесс обработки титана будет высокоэффективным. Многих проблем, которые традиционно возникают при обработке титана, можно избежать.
Основные рекомендации при работе с титаном будут:
- Выбирайте пластины с шлифованными режущими кромками, это повышает стойкость инструмента и снижают силы резания
- При обработке учитывайте также, что металл очень вязкий и когда производится его токарная обработка с использованием токарного станка, сильно нагревается, что приводит к налипанию титановых отходов на режущий инструмент
- Титан обладает низкой теплопроводностью, что требует для резания специально подобранный режущий инструмент
- Обработка заготовок из титана ведется с обязательной подачей специальной эмульсии, охлаждающей инструмент под давлением, для обеспечения нормального температурного режима.
- При использовании более глубокого реза необходимо снижать скорость обработки титана, меняя режимы работы
- При фрезеровании титана сохраняйте небольшую площадь контакта. Одна из особенностей данного металла – плохая теплопроводность. Во время работы с данным металлом основной процент тепла передается на рабочий инструмент
- Используйте фрезы с большим количеством зубьев. Это позволит устранить необходимость снижения подачи на зуб, и увеличит производительность
При создании статьи использованы материалы производителей твердосплавных инструментов Sandvik, ISCAR и Kennametal.
Сплавы Титана — СНГ ЭКСПОРТ
Характеристики сплава CP класс 6
| Прокат | Прутки, заготовки, литьё, профили, пластины, листы, проволоки |
| Наименование сплава | CP Grade 6, Titanium Grade 6, Titan Grade 6, Ti-Grade 6, Ti-5Al-2. 5Sn, Ti-5-2.5, A-110AT, MMA-5137, UNS R54520 |
| Основные спецификации | ASTM B 265, B 348, B 381 ASME SB 265, SB 348, SB 381 |
| Аналоги | W. Nr. 3.7114 GOST ВТ5-1 |
Ti-5Al-2.5Al обладает хорошей свариваемостью, а также характеризуется стабильностью и стойкостью к окислению при повышенных температурах (от 600 °F до 1000 °F). Применение сплава в виде поковок и деталей из листового металла — лопасти реактивных турбин, компрессоров, воздуховодов и лопаток паровых турбин.
Сплав является более тяжёлым для кузнечной обработки, с узким диапазоном ковкости, и большие потерями от текучести при обработке.
Химический состав Titanium Grade 6 в %
| C | H | O | N | Fe | Al | Sn | Всего примесей | Прочие элементы | Ti |
| <0,10 | <0,020 | <0,20 | <0,05 | <0,05 | 4,0-6,0 | 2,0-3,0 | <0,4 | <0,1 | Остальное |
Механические свойства CP Grade 6
| Предел прочности | 115 ksi | 792 МПа |
| Предел текучести (0,2% отклонение) | 110 ksi | 758 МПа |
Относительное удлинение, мин. | 10 % |
Типичные свойства при растяжении
| Предел прочности | 120 ksi | 827 МПа |
| Предел текучести (0,2% отклонение) | 113 ksi | 779 МПа |
| Относительное удлинение, мин. | 10 % |
Физические свойства UNS R54520
Плотность сплава Ti Grade 6 (вес) — 4,48 г/см3
Из данного сплава выпускают различные изделия по стандартам ASTM:
- B265 — полосы, листы, плиты;
- B348 — прутки и заготовки;
- B381 — поковки.
Титан не холодный, теплопроводность титана низкая
Если вы сделаете его из титана, вам захочется немного потрогать его.
Зимой, когда холодно, когда прикоснешься к холодному металлу по звенящему подбородку .
.. «Круто, холодно!» Будет терпеть, прежде чем трогать. В районах с низкими температурами есть вещи, от которых руки замерзают и прилипают, если не позаботиться о них.
Но, когда это титан, это не слишком холодно (немного холодно).Это связано с небольшой теплопроводностью титана.
Титан плохо передает тепло рук = тепло не отнимает много от рук.
Теплопроводность чистого титана составляет 17 (Вт / мК), это примерно 1/4 железа и примерно 1/23 меди. А титан легко нагреть и легко охладить.
Немного странно, что его легко согреть и легко согреть, хотя теплопроводность плохая.Но то и это физически совсем другая проблема.
Количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы материала на 1 градус, называется «удельной теплоемкостью», но удельная теплоемкость титана не сильно отличается от удельной теплоемкости железа или нержавеющей стали.
Однако, поскольку титан имеет небольшой удельный вес, если мы посмотрим на количество тепла (= «теплоемкость»), необходимое для однократного подъема на единицу объема, это будет примерно 6 (около 6) железа того же размера (= объем). и нержавеющая сталь. Вы можете поднять ее на ту же температуру с теплотой сгорания.
Другими словами, когда его поджигают такого же размера, титан нагревается примерно на 60% времени, чем железо и нержавеющая сталь. Кроме того, если вы используете прочный титан, вы можете сделать его тоньше, чем железо или нержавеющая сталь, вы можете быстрее повысить температуру за счет меньшей массы. Это характерно для титановых горшков и т. Д.
Идеально для чего-то, что при растяжении поднимает температуру, а при одном взмахе тускнеет.Однако в местах с огнем и без огня из-за низкой теплопроводности будут возникать перепады температур. Если вы не будете готовить сладко, вы обожжетесь, и вам не стоит здесь беспокоиться, так что будьте осторожны.
Также, хотя и не требуется, титановый горшок не нагревается. Это интересно. Титановые чашки легко пить, потому что горячие губы, приложенные к чашке, не будут горячими, даже если вы налейте горячий кофе. Кроме того, поскольку он не плавится, в отличие от других металлических чашек, он не имеет странного вкуса.
Сделать кружку из титана?
Тёплое трудно остудить,
холодное тяжело согреть.
У меня нет странного вкуса.
Очищайте в любое время, пока не попадете на солнечный свет.
Также можно ожидать антибактериального эффекта.
Согласно одной теории, горечь и вяжущие компоненты разлагаются фотокаталитическим действием оксидной пленки на поверхности титановой чашки, и сладость вина и тому подобного, кажется, увеличивается.Я не пробовал, поэтому не знаю, но это сказка с мечтой.
Кроме того, в качестве примера можно привести доску для сноуборда, в которой используется низкая теплопроводность и низкая теплоемкость титана.
Титановая панель в виде снежного цвета была установлена на «Звездный водопад Сато Охаси» на трассе 452 города Ашибетсу на Хоккайдо. Когда сразу падает снегопад башни, поддерживающей мост, это опасно для автомобилей и пешеходов, и это необходимо для предотвращения этого.Давайте бросим его до того, как накопится снег, и он не превратится в большой ком.
Чтобы снег соскользнул по металлической пластине, требуется небольшое количество воды между снегом и металлической пластиной (жидкая смазка). Я вообще не поскользнулся без воды. Это тот же принцип, что и при катании на коньках: хорошее скольжение при небольшом количестве воды.
Хотя я на какое-то время сошел с рельсов, катание часто скользит, когда человек в обуви для коньков выходит на лед, давление на лед оказывается весом.
Когда ко льду прикладывают давление, температура плавления снижается только там, где он применяется (температура не снижается). Тогда только немного льда тает и превращается в воду, которая скользит по лезвию.
Следовательно, чтобы хорошо скользить по снегу, необходимо использовать материал, который может хорошо смазывать жидкость. для этого
① Температура имеет тенденцию к повышению из-за солнечного света = теплоемкость мала
② Вода, которая является источником жидкой смазки снега, который начал скользить, не впитывается сноубордом, теплопроводность низкая
③ Гладкая поверхность навсегда = Коррозионная стойкость хорошая
Необходимо выполнить условие типа.
Кроме того, вода, которая становится источником таяния снега, возникает из-за повышения температуры из-за солнечного тепла и таяния снега из-за тепла трения, вызванного скольжением.
Итак, суперматериал, сочетающий эти характеристики, — титан! Кажется, что на звездопадающем деревенском мосту с момента установки были приняты хорошие меры по выпадению снега.
Кроме того, ощущение прикосновения, не касающегося прикосновения, также является большим преимуществом для ювелирных изделий, оборудования для мощения и вспомогательных устройств.Я думаю, было бы замечательно, если бы это помогло сделать жизнь немного ярче, если бы помогло инвалидам и тем, кто им помогает.
От износостойкого оборудования для укладки дорожного покрытия до оборудования для укладки, которое легко носить в любое время года. Такая возможность также скрывает титан.
Новый подход к оценке теплопроводности титановых сплавов
R.К. Рид, Суперсплавы: основы и приложения (Cambridge Univ. Press, 2008).
Google Scholar
X.
Li, B. Sun, H. You и L. Wang, Proc. Англ. 99 , 1482 (2015).
Артикул Google Scholar
С. Джафари, Т. Николаидис, Прил. Sci. 8 , 2044 (2018).
Артикул Google Scholar
E.Уолтерс, М. Амрейн, Т. О’Коннелл и др., Proc. 48-я встреча AIAA по аэрокосмическим наукам, включая форум New Horizons и аэрокосмическую выставку, 2010.
Т. Киташима, К. С. Суреш, Ю. Ямабе-Митараи, Cryst. Res. Technol. 50 , 28 (2015). https://doi.org/10.1002/crat.201400156
Статья Google Scholar
Моисеев В. Н., Металлов. Срок. Обраб. Встретились. 8 , 23 (2005).
Google Scholar
C. J. Rigney, L. I. Bockstahler, Phys. Ред., 83, , 220 (1951).
Google Scholar
H.
W. Deem, W. D. Wood, and C.F. Lucks, Trans. Встретились. Soc. 212 , 356 (1958).
Google Scholar
Р. У. Пауэлл, Р. П. Тай, J. Less-Common Met. 3 , 226 (1961).
Артикул Google Scholar
Смирнов И.А., Тамарченко В.И., Электронная теплопроводность в металлах и полупроводниках (Ленинград, Наука, 1977).
Google Scholar
Р. Берман, Теплопроводность в твердых телах (Oxford, Clarendon, 1976).
Google Scholar
F.Блох, Z. Phys. 52 , 555 (1928).
ADS Статья Google Scholar
Дж. У. Холладей, Термические свойства титана и титановых сплавов (Информационный центр по оборонным металлам, Мемориальный институт Баттеля, 1958).
Google Scholar
Кржижановский Р.Е., Теплофиз. Выс. Темп. 2 , 392 (1964).
Google Scholar
Д.Zhang, S. Liu, X. Jing, et al., Int. J. Mod. Phys. В 19 , 3869 (2005).
ADS Статья Google Scholar
М. Икеда, С. Ю. Комацу, Т. Сугимото и др., J. Jpn. Inst. 62 , 629 (1998). https://doi.org/10.2320/jinstmet1952.62.7_629
Статья Google Scholar
Ю. В. Лощинин, В.А. Вертоградский, А.И. Ковалев, И.Фролкина В. // Инж.-физ. Ж. 38 , 1 (1980).
Google Scholar
С. Л. Эймс, А. Д. Маккуиллан, Acta Metall. 4 , 619 (1956).
Артикул Google Scholar
Бельская Е.
А., Боровская Е.Ю. Кулямина, Теплофиз. Выс. Темп. 45 , 785 (2007).
Google Scholar
E.А. Бельская, Э. Ю. Кулямина, Теплофиз. Выс. Темп. 52 , 192 (2014).
Google Scholar
Бельская Е. Кулямина, Теплофиз. Выс. Темп. 49 , 849 (2011).
Google Scholar
J. A. Cape, G. W. Lehman, J. Appl. Phys. 34 , 1909 (1963).
ADS Статья Google Scholar
т.Адзуми и Ю. Такахаши, Rev. Sci. Instrum. 52 , 1411 (1981).
ADS Статья Google Scholar
http://www.matweb.com.
А. Х. Коттрелл, Теоретическая структурная металлургия (Данод, Париж, 1955).
Google Scholar
Л.
Полинг, Корнельский университет. Пресс 260 , 3175 (1960).
Google Scholar
Н.В. Агеев, Л. А. Петрова, Теоретические основы создания высокопрочных метастабильных бета-сплавов титана (ИММ, Москва, 1970).
Google Scholar
Д. Н. Уильямс, J. Mater. Sci. 10 , 1239 (1975).
ADS Статья Google Scholar
М. Моринага, Н. Юкава, Т. Майя и др., Шестая всемирная конференция по титану. III , 1988, стр. 1601.
T. Egami, Y. Waseda, J. Non-Cryst. Твердые тела 64 , 113 (1984).
ADS Статья Google Scholar
Физические свойства титана и его сплавов
Титан легкий, прочный, устойчивый к коррозии и богатый природой. Титан и его сплавы обладают пределом прочности на разрыв от 30 000 до 200 000 фунтов на квадратный дюйм (210–1380 МПа), что эквивалентно прочности большинства легированных сталей.
Плотность титана составляет всего 56 процентов от плотности стали, а его коррозионная стойкость сопоставима с сопротивлением платины. Из всех элементов земной коры титан занимает девятое место по распространенности.
Титан имеет высокую температуру плавления — 3135 ° F (1725 ° C). Эта точка плавления примерно на 400 ° F (220 ° C) выше точки плавления стали и примерно на 2000 ° F (1100 ° C) выше, чем у алюминия.
Физические свойства
Если все элементы собраны по порядку атомных номеров, можно заметить, что существует взаимосвязь в свойствах, соответствующая атомному номеру.
Титан находится в четвертой колонке вместе с химически подобными цирконием, гафнием и др. и торий. Поэтому неудивительно, что титан будет обладать некоторыми свойства аналогичны найденным в этих металлах.
Титан имеет два электрона в третьей оболочке и два электрона в четвертой оболочке. Когда такое расположение электронов, когда внешние оболочки заполняются раньше, чем внутренние оболочки полностью заняты, встречается в металле, он известен как переходный металл.Такое расположение электронов отвечает за уникальные физические свойства титан. Чтобы упомянуть несколько, обнаружены хром, марганец, железо, кобальт и никель. в переходной серии.
Атомный вес титана 47,88, а алюминия 26,97. и железо 55,84.
Кристаллическую структуру можно представить как физически однородное твердое тело, в котором
атомы расположены в повторяющемся узоре.Эта аранжировка играет важную роль в
физическое поведение металла. Большинство металлов имеют либо объемно-центрированную кубическую форму, либо
гранецентрированная кубическая или гексагонально-плотноупакованная структура.
Титан имеет высокую температуру плавления — 3135 ° F (1725 ° C). Эта точка плавления равна примерно на 400 ° F выше точки плавления стали и примерно на 2000 ° F выше алюминия.
Теплопроводность. Способность металла проводить или передавать тепло называется его теплопроводностью.Таким образом, материал, который должен быть хорошим изолятором, будет иметь низкую теплопроводность, тогда как радиатор будет иметь высокий коэффициент проводимости для рассеивания тепла. Физик определил бы это явление как скорость передачи проводимости через единицу толщины через единицу площадь для единичного температурного градиента.
Линейный коэффициент расширения. Нагрев металла до температур
ниже его точки плавления заставляет его расширяться или увеличиваться в длине.Если штанга или штанга
равномерно нагревается по всей длине, каждая единица длины стержня увеличивается.
Это увеличение на единицу длины на градус повышения температуры называется коэффициентом
линейного расширения.
Где металл будет попеременно подвергаться ударам и ударам.
циклы охлаждения и должны поддерживать определенный допуск размеров, низкий коэффициент
теплового расширения желательно. При контакте с металлом другого
коэффициент, это соображение приобретает большее значение.
Титан имеет низкий коэффициент линейного расширения, равный 5,0×10 -6 дюймов на дюйм / ° F, тогда как из нержавеющей стали 7,8×10 -6 , медь 16,5×10 -6 и алюминий 12,9×10 -6 .
Электропроводность и удельное сопротивление. Поток электронов через металл из-за падения потенциала, известного как электрическая проводимость. В атомная структура металла сильно влияет на его электрическое поведение.
Титан плохо проводит электричество. Если проводимость меди равна
Считается, что титан 100% имеет проводимость 3,1%. Из этого следует
этот титан не будет использоваться там, где важна хорошая проводимость. За
для сравнения: нержавеющая сталь имеет проводимость 3,5%, а алюминий — проводимость.
30%.
Электрическое сопротивление — это сопротивление материала потоку электронов.Поскольку титан — плохой проводник, значит, это хороший резистор.
Магнитные свойства. Если металл находится в магнитном поле, на него действует сила. Интенсивность намагничивания, называемая M, может быть измерена с точки зрения действующей силы и ее отношения к напряженности магнитного поля, H, в зависимости от восприимчивости K, которая является свойством металла.
Металлы имеют широкий разброс по восприимчивости, и их можно разделить на три группы:
- Диамагнитные вещества, в которых K мало и отрицательно, и поэтому слабо отталкивается магнитным полем; примерами являются медь, серебро, золото и висмут.
- Парамагнитные вещества, в которых K мало и положительно, и поэтому
слегка притягивается магнитным полем; щелочные, щелочные и неферромагнитные
переходные металлы попадают в эту группу (видно, что титан незначительно
парамагнитный).
- Ферромагнетики, имеющие большое значение K и положительные; железо, кобальт, никель и галлий подпадают под эту позицию.
Теперь указаны наиболее важные физические свойства титана.
Теплопроводность многослойных покрытий из нитрида титана / нитрида алюминия и титана, нанесенных боковой вращающейся катодной дугой
https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.02.032Получить права и содержаниеОсновные
- •
TiN На SS наносились многослойные покрытия / TiAlN с разным числом бислоев.
- •
Были проанализированы состав и микроструктура нанесенных покрытий.
- •
Теплопроводность покрытий измерялась с помощью импульсного фототермического отражения.
- •
Теплопроводность зависит от микроструктуры покрытий и количества слоев.
- •
С увеличением числа бислоев теплопроводность уменьшалась.
Реферат
Серия многослойных покрытий [TiN / TiAlN] n с разными номерами двух слоев n = 5, 10, 25, 50 и 100 была нанесена на подложку из нержавеющей стали AISI 304 методом техника дуги с боковым вращающимся катодом в атмосфере проточного азота.Состав и микроструктура покрытий были проанализированы с использованием энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, рентгеновской дифракции (XRD) и традиционной просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM). Рентгеноструктурный анализ показывает, что рост преимущественной ориентации в направлении (111) в многослойных покрытиях снижается. Анализ ПЭМ показывает, что размер зерна покрытий уменьшается с увеличением числа бислоев. Изображение многослойных покрытий методом ПЭМВР показывает наличие дислокаций несоответствия с высокой плотностью между слоями TiN и TiAlN.Поперечная теплопроводность покрытий измерялась методом импульсного фототермического отражения.
С увеличением числа бислоев теплопроводность многослойных покрытий постепенно уменьшается. Это снижение теплопроводности можно отнести к увеличению рассеяния фононов из-за нарушения столбчатой структуры, уменьшения предпочтительной ориентации, уменьшения размера зерен покрытий и наличия дислокаций несоответствия на границах раздела.
Ключевые слова
Теплопроводность
Нитрид титана
Нитрид титана и алюминия
Многослойные покрытия
Метод импульсного фототермического отражения
Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)
Полный текстCopyright © 2015 Elsevier B.V. Все права защищены.
Рекомендуемые статьи
Ссылки на статьи
Титановый сплав 6Al / 4V Лист данных | Fine Tubes
Ti 6Al / 4V является наиболее широко используемым из всех альфа-бета титановых сплавов, на долю которого приходится более 50% от общего объема использования титана. Обычно он используется в отожженном состоянии при рабочих температурах до 400 ° C (750 ° F).
Ti 6Al / 4V сваривается соответствующей присадочной проволокой или присадочной проволокой ELI.Ti 6Al / 4V значительно прочнее, чем технически чистый титан, при этом он имеет такую же жесткость и термические свойства, за исключением теплопроводности, которая примерно на 60% ниже у Ti Grade 5, чем у CP Ti.Помимо множества преимуществ, он поддается термообработке.
Этот сплав представляет собой превосходное сочетание прочности, коррозионной стойкости, сварных швов и технологичности. Как следствие, он используется во многих случаях, например, в военных самолетах или турбинах. Он также используется в хирургических имплантатах. Как правило, он используется при температурах до 400 ° C для улучшения пластичности и ударной вязкости в холодном состоянии.
Доступный тубус Форма продукта
- Хирургические имплантаты
- Труба для аэрокосмической промышленности
- Напорная трубка
Типовые производственные характеристики
- ASTMF1472
- ASTM F620
- ASTM 543
- Также индивидуальные спецификации заказчика.
Технические характеристики
Механические свойства| Темперамент | Отожженный | Холоднодеформированное | ||
|---|---|---|---|---|
| Растяжение Rm | 116 | тыс. фунтов / кв. дюйм (мин) | 150 | тыс. фунтов / кв. дюйм (мин) |
| Растяжение Rm | 800 | МПа (мин) | 1034 | МПа (мин) |
Р. п. Выход 0,2% | 102 | тыс. фунтов / кв. дюйм (мин) | 135 | тыс. фунтов / кв. дюйм (мин) |
| R.p. Выход 0,2% | 700 | МПа (мин) | 930 | МПа (мин) |
| Удлинение (2 дюйма или 4D gl) | 10 | % (мин) | 8 | % (мин) |
Физические свойства (комнатная температура)
| Удельная теплоемкость (0-100 ° C) | 565 | Дж.кг-1. ° К-1 |
| Теплопроводность | 6,7 | Вт. м -1. ° К-1 |
| Тепловое расширение | 8,6 | мм / м / ° C |
| Модуль упругости | 120 | ГПа |
| Удельное электрическое сопротивление | 17.1 | мкОм / см |
| Плотность | 4,43 | г / см3 |
Химический состав (% по массе)
| Элемент | Мин. | Макс |
|---|---|---|
| Al | 5. 5 | 6,5 |
| С | — | 0,08 |
| Fe | — | 0,25 |
| H | — | 0,015 |
| N | — | 0.05 |
| Ti | Баланс | |
| O | — | 0,2 |
| V | 3,5 | 4,5 |
MatWeb, ваш источник информации о материалахЧто такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы. Преимущества регистрации в MatWeb Как найти данные о собственности в MatWebНажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb. У нас есть более
155 000
материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем их, чтобы обеспечить
Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете.
Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров.
и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb. |
|
кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее
способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь
свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.Модификация микроструктуры алюминия 6063 путем добавления бора и титана для улучшения теплопроводности
Это исследование было направлено на улучшение теплопроводности алюминия 6063 для теплоотводов, используемых в центральном процессоре (ЦП) компьютеров.
В нескольких исследованиях для этой цели использовались различные дополнительные элементы. В этой статье мы изучили влияние добавок титана и бора на теплопроводность алюминия 6063. Несколько образцов литейных сплавов были приготовлены с разным процентным содержанием добавляемых элементов, а затем подверглись термообработке путем гомогенизации и старения. Результаты показали важное изменение значения теплопроводности относительно эталонного металла в зависимости от добавляемого элемента и его процентного содержания.Большая эволюция произошла за счет использования бора в небольшом процентном соотношении. Более чем 13% улучшения было достигнуто в теплопроводности с добавлением всего 0,05% бора.
1. Введение
Электронные машины ежедневно совершенствуются. Улучшение их производительности остается основной целью. Центральный процессор (ЦП) компьютера является наиболее важным элементом и очень быстро выделяет тепло. Неконтролируемое перегревание может повредить его [1]. Таким образом, тепло должно быстро отводиться через элементы радиатора.
Если не отводить тепло, производимое полупроводниковыми элементами, в компьютерах и других электронных машинах может возникнуть множество проблем. Радиаторы являются очень важными элементами, отводящими тепло от этих машин, обеспечивая им хорошую производительность и долгий срок службы.
В компьютере может выделяться чрезмерное количество тепла, особенно в центральном процессоре. Отвод тепла должен происходить легко и быстро, чтобы поддерживать достаточное охлаждение ЦП и позволять электронным машинам правильно работать вместе с его использованием [2–4].
С развитием информационных технологий рассеиваемая мощность микропроцессора постоянно увеличивается. Кроме того, уменьшение размера микропроцессора также привело к увеличению тепловых потоков. Развитие информационных технологий быстро увеличилось за последние несколько лет, что привело к увеличению спроса на микропроцессоры с очень высокими вычислительными возможностями [5].
В компонентах радиатора могут использоваться различные материалы для отвода аккумулированного тепла в компьютере.
В зависимости от значений теплопроводности существуют различные предложения материалов как чистых металлов или композиционных материалов. Также для этой цели можно использовать медь. Алмаз очень хороший, но очень дорогой [6]. Алюминий — популярный металл из-за его характеристик, и это подходящий металл, сочетающий в себе высокую проводимость и низкую стоимость. Так, он обычно используется в радиаторах центральных процессоров компьютеров [7, 8].
В этой области было проведено несколько исследований по уменьшению и рассеиванию тепла, производимого в этих компонентах; в некоторых исследованиях пытались рассчитать и оценить температуру, откачиваемую от процессора [1], и влияние его инженерной конструкции на его производительность [9]; другие исследовали улучшение рассеивания тепла путем изготовления микроканалов в полупроводниковых элементах [10].Канг и др. пытались улучшить отвод тепла, добавив замкнутый контур жидкости [11]. Несколько исследований пытались улучшить теплопроводность радиатора центрального процессора.
В некоторых исследованиях пытались использовать радиатор в виде металлической пены для передачи тепла за счет теплопроводности и теплового излучения [12].
Характеристики алюминия можно улучшить обработкой и термообработкой [4, 7] или плакировкой [13]. Рана и другие исследовали влияние различных элементов на микроструктуру и механические свойства алюминия, таких как медь, магний, кремний, титан, бор, хром и цирконий [14].Другие исследовали влияние металлургического эффекта титана и бора на теплопроводность алюминиевого сплава. Эти добавленные элементы приводят к увеличению теплопроводности [7, 15].
Но Шин и др. обнаружили, что добавление кремния и магния приводит к снижению теплопроводности [16]. Добавление никеля приводит к снижению теплопроводности и электропроводности из-за образования интерметаллических фаз, и чем больше значение теплопроводности, тем меньше размер зерен; это исследование показало, что улучшаются механические свойства и теплопроводность алюминиево-кремниевых сплавов [17].
Удаление элементов ванадия и циркония из литого алюминия приводит к улучшению электрической и теплопроводности в дополнение к улучшению измеренных проводимостей [18].
Итак, состав сплава и термическая история были наиболее важными факторами, определяющими теплопроводность [7].
2. Материалы и результаты экспериментов
2.1. Материал
Среди серии 6000 из алюминия мы попытались проанализировать некоторые коммерческие радиаторы. В данном исследовании использовался материал алюминий 6063; химический состав представлен в таблице 1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пруток алюминия 6063 разрезали на мелкие кусочки и расплавили в печи при 850 ° C.
Бор и титан добавляли при плавлении сплавов.
Стальная литейная форма для жгута цилиндрических образцов диаметром 33 мм уже обработана, как показано на Рисунке 1, и предварительно нагрета до 200 ° C.
Плавка алюминия с добавочными элементами очень хорошо перемешивается в печи и в плавильном котле до момента заливки в формы.После отливки образцов образцы подвергают термообработке в режиме гомогенизации при 530 ° C в течение 3 часов [19].
Образцы цилиндрических стержней подвергаются термообработке при второй обработке путем старения в течение 2 часов при 200 ° C после обработки на раствор при 530 ° C в течение 2 часов и закалки в воде, как показано на рисунке 2.
Для каждого стержня Образец толщиной около 13 мм вырезается по двум краям образца. Затем пруток длиной 95 мм вырезают и обрабатывают на нескольких образцах для измерения теплопроводности.
Для каждого конечного образца был также проведен спектрометрический анализ на двух сторонах поверхности образца с использованием Analytical Instruments SPECTROLAB, чтобы получить реальный процент химических элементов в металле после литья.
Все образцы имеют одинаковый состав элементов, за исключением того, что процентное содержание бора и титана изменялось в зависимости от приготовленных сплавов.
2.2. Измерения теплопроводности
Были приготовлены образцы для измерений теплопроводности диаметром 31 мм и толщиной 30 мм, и все эти образцы были помещены в устройство для измерения теплопроводности.
Мы использовали устройство ARMFIELD (Heat Transfer and Thermodynamics HT10XC Computer Controlled Heat Transfer). Устройство зависит от измерения температуры между двумя положениями образца и во время прохождения тепла через образец. Термопары могут передавать устройству значения температуры, которые отображаются на экранах, как показано на рисунке 3. Две стороны образца имеют разные температуры. Верхняя сторона образца соприкасается с нагревателем устройства, а другая сторона охлаждается постоянным потоком воды.
Принцип измерения зависит от знания уравнения теплового потока через образец, закона Фурье, а затем мы можем рассчитать коэффициент проводимости: (Вт / м C) [1, 2, 8, 12].
Поток теплопередачи через образец можно определить по (1). Кроме того, коэффициент проводимости () можно определить по формуле (3). это тепловой поток. Это энергия; он может быть задан формулой (4). Для измерений на устройстве все параметры фиксированы, как показано в таблице 2. И задается устройством для каждого образца.
| ||||||||||||||||
3. Результаты и обсуждение
3.1. Результаты по теплопроводности
Были изготовлены две группы образцов отливок с использованием алюминия 6063 с добавлением порошка бора и титана в качестве дополнительных элементов.
К первой группе относятся образцы с разным процентным содержанием титана.
В таблице 3 приведены результаты образцов после литья и спектрометрического анализа.
| |||||||||||||||||
Вторая группа — с добавкой бора, как показано в таблице 4.
Значение теплопроводности контрольных образцов (алюминий 6063 без каких-либо добавок) составляло 190,2 (Вт / м C).
3% Ti и C с 1,5% Ti) (Рисунок 6).
Путем добавления небольшого количества титана (до 0,3% Ti) теплопроводность алюминия была улучшена примерно до 201 (Вт / м C).
Однако это не достигается из-за образования интерметаллической фазы, фазы AlB2 [18], в микроструктуре алюминия, которая была обнаружена с помощью дифракции рентгеновских лучей (Philips PW 1830). Кроме того, это обеспечивает снижение теплопроводности металла.
