رسانایی حرارتی میله شش گوش تیتانیوم چقدر است؟

رسانایی حرارتی یک ماده یک ویژگی حیاتی است، به ویژه زمانی که کاربردهای آن در صنایع مختلف را در نظر بگیریم. در این وبلاگ، رسانایی حرارتی میله‌های شش گوش تیتانیوم را با تکیه بر تجربه خود به‌عنوان یک تامین‌کننده قابل اعتماد میله شش‌ضلعی تیتانیوم، بررسی می‌کنیم.

آشنایی با رسانایی حرارتی

رسانایی حرارتی معیاری از توانایی یک ماده برای هدایت گرما است. به عنوان مقدار حرارت (بر حسب وات) منتقل شده از طریق یک واحد ضخامت (بر حسب متر) از یک ماده در جهت عادی به سطح واحد سطح (بر حسب متر مربع)، به دلیل گرادیان درجه حرارت واحد (بر حسب کلوین بر متر) در شرایط حالت پایدار تعریف می شود. واحد SI برای هدایت حرارتی وات بر متر کلوین (W/(m·K)) است.

برای میله‌های شش گوش تیتانیوم، هدایت حرارتی در کاربردهایی که انتقال حرارت یک نگرانی است، نقش حیاتی دارد. چه در صنعت هوافضا برای قطعاتی که نیاز به دفع موثر گرما دارند و چه در فرآیندهای شیمیایی که کنترل دما حیاتی است، درک رسانایی حرارتی میله‌های شش گوش تیتانیوم ضروری است.

عوامل موثر بر هدایت حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم

عوامل متعددی می توانند بر هدایت حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم تأثیر بگذارند.

درجه تیتانیوم

تیتانیوم در درجات مختلفی وجود دارد که هر کدام ترکیب و خواص منحصر به فرد خود را دارند. رایج ترین نمرات ما ارائه می شودمیله شش گوش تیتانیوم Gr2،میله شش گوش تیتانیوم Gr3، ومیله شش گوش تیتانیوم Gr5.

تیتانیوم درجه 2 از نظر تجاری خالص است و رسانایی حرارتی نسبتاً خوبی در مقایسه با برخی از گریدهای آلیاژی دارد. حاوی حداقل 99 درصد تیتانیوم، همراه با مقادیر کمی آهن، اکسیژن، کربن، نیتروژن و هیدروژن است. خلوص تیتانیوم درجه 2 امکان انتقال موثر گرما را از طریق مواد فراهم می کند.

تیتانیوم درجه 3 نیز از نظر تجاری خالص است اما محتوای اکسیژن بالاتری نسبت به درجه 2 دارد. این مقدار کمی اکسیژن بالاتر می تواند رسانایی حرارتی را تا حدی در مقایسه با درجه 2 کاهش دهد.

تیتانیوم درجه 5 که با نام Ti-6Al-4V نیز شناخته می شود، آلیاژی است که حاوی 6 درصد آلومینیوم و 4 درصد وانادیم است. افزودن این عناصر آلیاژی به طور قابل توجهی خواص مواد از جمله هدایت حرارتی آن را تغییر می دهد. وجود اتم‌های آلومینیوم و وانادیوم ساختار شبکه منظم تیتانیوم را مختل می‌کند و انتقال گرما از طریق ماده را دشوارتر می‌کند. در نتیجه، تیتانیوم درجه 5 عموماً رسانایی حرارتی کمتری نسبت به تیتانیوم خالص تجاری دارد.

دما

دما تأثیر قابل توجهی بر هدایت حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم دارد. به طور کلی، با افزایش دما، هدایت حرارتی تیتانیوم کاهش می یابد. این به این دلیل است که در دماهای بالاتر، اتم های شبکه تیتانیوم با شدت بیشتری ارتعاش می کنند. این ارتعاشات افزایش یافته فونون ها (حامل اصلی گرما در جامدات غیرفلزی و همچنین در فلزاتی مانند تیتانیوم نقش دارند) و الکترون ها که مسئول انتقال حرارت هستند را پراکنده می کند. در نتیجه توانایی مواد برای انتقال گرما کاهش می یابد.

ریزساختار

ریزساختار میله شش گوش تیتانیوم نیز می تواند بر هدایت حرارتی آن تأثیر بگذارد. نحوه جهت دهی دانه ها، وجود هر گونه نقص یا آخال و ترکیب فاز همگی می توانند بر انتقال حرارت تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، یک ریزساختار ریزدانه ممکن است رسانایی حرارتی متفاوتی در مقایسه با یک درشت دانه داشته باشد. نقص ها و آخال ها می توانند به عنوان مراکز پراکندگی فونون ها و الکترون ها عمل کنند و رسانایی گرمایی را کاهش دهند.

مقادیر رسانایی حرارتی معمولی

رسانایی حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم بسته به درجه و دما متفاوت است.

برای گریدهای تیتانیوم خالص تجاری مانند درجه 2 و درجه 3، در دمای اتاق (حدود 20 درجه سانتیگراد یا 293 کلوین)، رسانایی حرارتی معمولاً در محدوده 15 تا 22 W/(m·K) است. همانطور که قبلاً ذکر شد، درجه 2 ممکن است در این محدوده رسانایی حرارتی کمی بالاتری نسبت به درجه 3 داشته باشد زیرا محتوای اکسیژن کمتری دارد.

برای تیتانیوم درجه 5 (Ti - 6Al - 4V)، هدایت حرارتی در دمای اتاق تقریباً 7 - 8 W/(m·K) است. این مقدار کمتر به دلیل وجود عناصر آلیاژی آلومینیوم و وانادیوم است که مانع انتقال حرارت می شود.

با افزایش دما، هدایت حرارتی تمام گریدهای میله های شش گوش تیتانیوم کاهش می یابد. برای مثال، در دمای 500 درجه سانتی گراد (773 کلوین)، رسانایی حرارتی تیتانیوم درجه 2 ممکن است به حدود 12 تا 15 وات/(m·K) کاهش یابد، در حالی که برای تیتانیوم درجه 5، ممکن است حدود 5 تا 6 وات/(m·K) باشد.

برنامه های کاربردی بر اساس رسانایی حرارتی

هدایت حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند.

صنعت هوافضا

در صنعت هوافضا، قطعات باید در برابر دماهای بالا مقاومت کنند و همچنین گرما را به طور موثر دفع کنند. میله‌های شش گوش تیتانیوم خالص تجاری با رسانایی حرارتی نسبتاً بالاتر می‌توانند در مبدل‌های حرارتی استفاده شوند، جایی که به انتقال گرما از سیالات داغ به سیال‌های خنک‌تر کمک می‌کنند. تیتانیوم درجه 5، علیرغم رسانایی حرارتی پایین تر، به طور گسترده در قطعات هوافضا مانند قطعات موتور استفاده می شود. نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب اغلب بر نیاز به رسانایی حرارتی بالا در این کاربردها بیشتر است.

پردازش شیمیایی

در کارخانه های فرآوری شیمیایی، کنترل دما بسیار مهم است. میله های شش گوش تیتانیوم را می توان در تجهیزاتی که انتقال حرارت مورد نیاز است، مانند راکتورها و کندانسورها استفاده کرد. انتخاب درجه بستگی به الزامات خاص فرآیند دارد. نمرات خالص تجاری ممکن است زمانی ترجیح داده شوند که رسانایی حرارتی نسبتاً بالاتری مورد نیاز است، در حالی که تیتانیوم درجه 5 ممکن است در محیط‌های خورنده‌تر که مقاومت در برابر خوردگی آن مهم‌تر است استفاده شود.

صنعت پزشکی

در صنعت پزشکی از میله های شش گوش تیتانیوم در ایمپلنت های مختلف استفاده می شود. اگرچه هدایت حرارتی در اکثر کاربردهای پزشکی مورد توجه اولیه قرار نمی گیرد، اما همچنان می تواند نقشی ایفا کند. به عنوان مثال، در برخی موارد که ایمپلنت با بافت زنده در تماس است، ماده ای با هدایت حرارتی مناسب می تواند به حفظ محیط دمایی پایدارتر کمک کند.

اندازه گیری رسانایی حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم

روش های مختلفی برای اندازه گیری هدایت حرارتی میله های شش گوش تیتانیوم وجود دارد.

یکی از روش های رایج، روش حالت ثابت است. در این روش، مقدار مشخصی از گرما به یک انتهای میله اعمال می شود و پس از رسیدن به حالت پایدار، اختلاف دمای بین دو سر اندازه گیری می شود. با استفاده از قانون هدایت حرارتی فوریه می توان رسانایی حرارتی را محاسبه کرد.

روش دیگر روش گذرا است که پاسخ دمای وابسته به زمان ماده به ورودی گرمای ناگهانی را اندازه گیری می کند. این روش اغلب سریعتر است و می تواند برای طیف وسیع تری از مواد و دما استفاده شود.

نتیجه گیری

رسانایی حرارتی میله‌های شش گوش تیتانیوم یک ویژگی پیچیده است که تحت تأثیر عواملی مانند درجه، دما و ریزساختار است. ما به عنوان تامین کننده میله های شش گوش تیتانیوم با کیفیت بالا، اهمیت این خواص را در کاربردهای مختلف درک می کنیم. چه به یک گرید خالص تجاری با رسانایی حرارتی نسبتاً بالا یا یک درجه آلیاژی با خواص مطلوب دیگر نیاز داشته باشید، ما می توانیم راه حل مناسبی برای نیازهای شما ارائه دهیم.

اگر علاقه مند به خرید میله های شش گوش تیتانیوم هستید یا در مورد رسانایی حرارتی یا سایر خواص آنها سؤالی دارید، لطفاً برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. ما اینجا هستیم تا به شما در یافتن بهترین نوار شش گوش تیتانیوم برای کاربرد خاص خود کمک کنیم.

مراجع

• "تیتانیوم: راهنمای فنی" نوشته جان آر دیویس.
• "مقدمه ای بر علم مواد برای مهندسان" نوشته جیمز اف. شاکلفورد.
• مقالات تحقیقاتی مختلف در مورد خواص حرارتی تیتانیوم و آلیاژهای آن.