Алюминиевый сплав является наиболее широко используемым конструкционным материалом из цветных металлов в промышленности, особенно в сценариях, где теплопроводность материалов имеет большое значение, и в ситуациях, когда требуется эффективная теплопроводность, например, рассеивание тепла электронного оборудования, рассеивание тепла трехмощных электромобилей и системы хранения энергии аккумуляторов. В области рассеивания тепла и аэрокосмической промышленности он обычно используется для производства эффективного оборудования для теплопередачи, такого как радиаторы, теплопроводящие пластины и электронные компоненты.

Теплопроводность, также называемая теплопроводностью, является параметрическим индексом, который характеризует теплопроводность материалов. Он указывает теплопроводность за единицу времени, единицу площади и отрицательный температурный градиент. Единица измерения — Вт/м·К или Вт/м·℃. Алюминиевый сплав — это сплав, состоящий из алюминия и других металлов. Его теплопроводность очень превосходна, а коэффициент теплопроводности обычно составляет от 140 до 200 Вт/(м·К). Как металл с самым высоким содержанием в земной коре, алюминий имеет относительно низкий коэффициент теплопроводности. Он пользуется популярностью из-за своей большой высоты, низкой плотности и низкой цены.

1-Принцип теплопроводности материалов из алюминиевых сплавов

Когда между соседними областями материала существует разница температур, тепло будет перетекать из области с высокой температурой в область с низкой температурой через контактную часть, что приводит к теплопроводности. В металлических материалах имеется большое количество свободных электронов. Свободные электроны могут быстро перемещаться в металле и могут быстро переносить тепло. Вибрация решетки — это еще один способ передачи тепла металлом, но он уступает по значимости методу передачи свободных электронов.

Сравнение методов теплопроводности между металлами и неметаллами

2-Факторы, влияющие на теплопроводность алюминиевых сплавов

a.Легирование является одним из основных факторов, влияющих на теплопроводность. Легирующие элементы существуют в форме атомов твердого раствора, выделившихся фаз и промежуточных фаз. Эти формы привносят дефекты кристалла, такие как вакансии, дислокации и искажения решетки. Эти дефекты увеличивают вероятность рассеяния электронов, что приводит к уменьшению количества свободных электронов, тем самым снижая теплопроводность сплавов. Различные легирующие элементы вызывают различные степени искажения решетки в матрице Al и по-разному влияют на теплопроводность. Это различие является результатом множества факторов, таких как валентность элементов сплава, различия в атомном объеме, внеядерное расположение электронов и тип реакции затвердевания.

b.Термическая обработка является очень важным этапом в обработке алюминиевых сплавов. Изменяя микроструктуру и фазовое превращение алюминиевых сплавов, можно значительно повлиять на его теплопроводность. Обработка твердого раствора заключается в нагревании алюминиевого сплава до определенной температуры для полного растворения атомов растворенного вещества в матрице, а затем быстром охлаждении для получения однородного твердого раствора. Такая обработка улучшает механические свойства материала, но обычно снижает его теплопроводность. Обработка старением осуществляется посредством соответствующей холодной деформации и повторного нагрева после обработки твердого раствора, что может оптимизировать микроструктуру сплава и улучшить его общие характеристики. Обработка старением учитывает механические свойства и теплопроводность сплава, так что сплав сохраняет высокую прочность, а также имеет хорошую теплопроводность. Отжиг улучшает микроструктуру сплава, поддерживая его при более низкой температуре для осаждения и перераспределения второй фазы в сплаве. Обработка отжигом может улучшить пластичность и ударную вязкость алюминиевых сплавов, но влияние на теплопроводность варьируется в зависимости от конкретной ситуации.

Схематическая диаграмма изменения кристаллической структуры в процессе старения сплава Al-Cu

c.Другие факторы влияния, примеси и частицы второй фазы: Примеси и частицы второй фазы (такие как оксиды, карбиды и т. д.) в алюминиевых сплавах могут рассеивать горячие носители (электроны и фононы), тем самым снижая теплопроводность. Чем выше содержание примесей, тем грубее частицы второй фазы и, как правило, тем ниже теплопроводность. Размер зерна алюминиевых сплавов также влияет на теплопроводность. Вообще говоря, чем меньше размер зерна, тем больше границ зерен и тем ниже теплопроводность. Кроме того, метод обработки алюминиевого сплава (такой как прокатка, экструзия, ковка и т. д.) будет влиять на его микроструктуру и остаточное напряженное состояние, тем самым влияя на теплопроводность. Деформационное упрочнение и остаточные напряжения снижают теплопроводность.

Подводя итог, можно сказать, что алюминиевый сплав является идеальным выбором для материалов с высокой теплопроводностью. Такие факторы, как тип легирующих элементов в алюминиевых сплавах и их формы, методы термической обработки, примеси, размер зерна и методы формования, будут влиять на теплопроводность материалов из алюминиевых сплавов. При проектировании состава материала и планировании процесса следует учитывать всестороннее.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.