1. Paràmetres tèrmics bàsics bàsics de l'alumini extruït
Després d'extruir l'alumini extruït a alta temperatura, formarà una microestructura metàl·lica densa i uniforme, i la seva estabilitat tèrmica és molt millor que la de l'alumini fos. Cadascun dels seus paràmetres termofísics clau té valors estàndards de la indústria clars, proporcionant una base fiable per al disseny d'estructures industrials i l'aplicació d'escenaris.
一, conductivitat tèrmica eficient i avantatges de dissipació de calor del nucli. La conductivitat tèrmica és l'indicador bàsic per mesurar l'eficiència de transferència de calor dels materials. El rang de conductivitat tèrmica dels aliatges d'alumini extruït principal és de 150 ~ 220 W/(m·K), que és molt superior a l'acer al carboni (uns 50 W/(m·K)) i la majoria dels materials plàstics, i l'eficiència de transferència de calor és de 3-5 vegades la de l'acer. Entre els aliatges d'ús habitual, l'alumini extruït 6063-T5/T6, que està optimitzat per a escenaris de dissipació de calor, té una conductivitat tèrmica de fins a 201 W/(m·K); L'alumini extruït de grau estructural 6061-T6 té una conductivitat tèrmica de 167 W/(m·K); L'alumini extruït 7075-T6 d'alta resistència té una conductivitat tèrmica lleugerament inferior de 130 ~ 150 W/(m·K) a causa del seu contingut d'elements d'aliatge més elevat, que pot equilibrar la resistència estructural i la conductivitat tèrmica. La conductivitat tèrmica dels materials extrusats a base d'alumini pur és de fins a 235 ~ 237 W/(m·K), que té capacitats de conductivitat tèrmica i dissipació de calor de primer nivell.
2, la capacitat de calor específica és estable i l'emmagatzematge i la dissipació de calor són uniformes. La capacitat calorífica específica mitjana de l'alumini extruït en el rang de temperatura convencional de 0 graus ~ 100 graus és de 942 J/(kg·K). La capacitat tèrmica específica moderada permet que l'alumini extruït absorbeixi ràpidament la calor local i l'escampi uniformement a tota la superfície del material, evitant eficaçment el sobreescalfament local de l'equip. En comparació amb materials d'alta capacitat calorífica específica, no acumula excés de calor, pot aconseguir una ràpida absorció de calor i una ràpida dissipació de calor, i és altament adaptable a les condicions de treball dels equips electrònics i elèctrics que funcionen de manera intermitent.
3, el rang de fusió és estable i la resistència a les altes temperatures és fiable. El rang de temperatura de fusió estable de l'alumini extruït és de 645 graus ~ 660 graus, i el punt d'ebullició és tan alt com 2327 graus. En condicions de treball industrials convencionals per sota dels 200 graus, l'estructura tèrmica i el rendiment del material sempre es mantenen estables, sense problemes com ara suavització, deformació o atenuació del rendiment, i poden satisfer les necessitats de servei a llarg termini d'equips mecànics, noves bateries d'energia i equips elèctrics.
2. Les propietats tèrmiques bàsiques de l'alumini extruït que el distingeixen d'altres materials
A més dels paràmetres termofísics bàsics, l'alumini extruït té dues propietats tèrmiques úniques, establint la seva posició insubstituïble en l'enginyeria de gestió tèrmica.
El coeficient d'expansió tèrmica és controlable i previsible. El coeficient d'expansió tèrmica lineal mitjà dels perfils d'alumini extruït principal en un entorn de 20 graus ~ 100 graus és de 22,3 ~ 23,9 × 10⁻⁶ / grau. Tot i que la seva taxa d'expansió tèrmica és lleugerament superior a la de l'acer, la microestructura uniforme formada pel procés d'extrusió fa que la seva expansió i contracció tèrmicas siguin regulars i el seu rendiment sigui estable. Els enginyers poden reservar toleràncies de muntatge en funció de paràmetres precisos, evitant eficaçment la deformació estructural i els problemes d'esquerdes causats per l'expansió i la contracció tèrmiques durant els canvis de temperatura i assegurant l'estabilitat operativa dels equips de precisió.
La resistència tèrmica és baixa i el camí de transferència de calor és continu i complet. El procés d'extrusió elimina completament els porus, soltes, defectes i altres problemes dins del material d'alumini fos, formant una estructura integrada densa. Aquesta característica permet que l'alumini extruït tingui un camí de transferència de calor contínua i de baixa resistència. En comparació amb els components de dissipació de calor empalmats i fosos, pot eliminar l'acumulació de calor causada per buits estructurals, millorar considerablement l'eficiència general de dissipació de calor i garantir la uniformitat general de la transferència de calor del perfil.
A més, l'alumini extruït té excel·lents avantatges de gestió tèrmica lleugera, amb una densitat de només 2700 kg/metre cúbic (2,7 g/centímetre cúbic). Sota el mateix efecte de dissipació de calor, el pes dels components de dissipació de calor d'alumini extruït és molt inferior al dels components de coure i acer, cosa que pot reduir eficaçment la càrrega total de l'equip i s'utilitza àmpliament en aeroespacial, vehicles de nova energia, equips electrònics lleugers i altres camps.
3. Diferències de rendiment tèrmic i adaptació de l'escena dels aliatges d'alumini extruït convencionals
Les diferents composicions d'aliatge i processos de temperat afectaran directament les propietats tèrmiques de l'alumini extruït. Actualment, la indústria ha format un sistema de concordança d'escenes de categoria madur:
L'alumini extruït 6063 és el material de referència en el camp de la dissipació de calor. Aquest aliatge té un baix contingut d'elements d'aliatge, té la millor conductivitat tèrmica entre els aliatges d'alumini extruït industrials convencionals i té una excel·lent conformabilitat per extrusió. Es pot processar en estructures complexes de dissipació de calor de tipus aleta i s'utilitza àmpliament en carcassas de dissipació de calor de làmpades LED, radiadors d'electrodomèstics, mòduls electrònics de dissipació de calor de baixa potència i altres escenaris.
L'alumini extruït 6061 combina conductivitat tèrmica i resistència estructural. La seva conductivitat tèrmica és lleugerament inferior a la de l'aliatge 6063, però la seva resistència a la tracció i la seva rigidesa estructural són millors. S'utilitza principalment per a components estructurals de dissipació de calor que necessiten suportar càrregues, com ara carques d'equips mecànics, plaques base de refrigeració d'equips de control industrial, radiadors d'equips elèctrics de potència mitjana, etc.
L'alumini extruït d'alta resistència 7075 té el rendiment estructural com a avantatge principal. Tot i que la seva conductivitat tèrmica és relativament feble, té una resistència mecànica molt alta i és adequat per a escenaris especials com ara equips aeroespacials i equips industrials d'alta càrrega. Pot complir simultàniament els requisits bàsics de dissipació de la calor i de suport estructural de l'equip.
4. Valor industrial i perspectives d'aplicació de les propietats tèrmiques de l'alumini extruït
Amb el ràpid desenvolupament d'equips electrònics d'alta potència, noves indústries energètiques i la fabricació intel·ligent, la gestió tèrmica dels equips s'ha convertit en un enllaç clau que restringeix el rendiment i la vida útil del producte. Les excel·lents propietats tèrmiques de l'alumini extruït resolen perfectament els punts dolorosos de la indústria de la mala dissipació de la calor, el gran pes i el fàcil envelliment dels materials tradicionals.
A les indústries d'electrònica de consum i LED, els perfils d'alumini extruït d'estructura multi-fines i ultrafinas poden dissipar ràpidament la calor generada pel funcionament del xip, eliminar problemes com la degradació del rendiment de l'equip i l'aberració del color de la font de llum causada per l'acumulació de calor i allargar de manera efectiva la vida útil dels components electrònics. En el camp dels vehicles d'energia nova, les safates de bateries d'alumini extruït i els perfils de dissipació de calor refrigerats per aigua es basen en la seva conductivitat tèrmica eficient i una excel·lent uniformitat de temperatura per aconseguir un control precís de la temperatura de les bateries d'energia i millorar la seguretat i la vida útil dels paquets de bateries.
En els camps de la fabricació industrial i la conservació d'energia de la construcció, l'aïllament d'alumini extruït i els perfils de dissipació de calor poden equilibrar eficaçment les fluctuacions de la temperatura ambient, reduir el consum d'energia de l'operació de l'equip i aconseguir la conservació d'energia i la reducció del consum. Al mateix temps, la seva estabilitat tèrmica estable a alta temperatura i resistència a la corrosió poden adaptar-se a condicions de treball dures, com ara alta temperatura i alta humitat durant molt de temps, reduint significativament els costos d'operació i manteniment de l'equip.
Resum
Els avantatges tèrmics bàsics de l'alumini extruït es concreten en: conductivitat tèrmica eficient i forta adaptabilitat, emmagatzematge uniforme de calor i dissipació de calor, rendiment estable a alta temperatura i expansió tèrmica controlable. Combinat amb els avantatges integrals de pes lleuger, bona conformabilitat i baix cost de processament, s'ha convertit en un material bàsic de gestió tèrmica comú en moltes indústries. A mesura que les actualitzacions de la fabricació de precisió industrial i els requisits de dissipació de calor dels equips continuen augmentant, optimitzant el procés d'extrusió i la fórmula d'aliatge, el potencial de rendiment tèrmic de l'alumini extruït s'alliberarà encara més i jugarà un paper més important en la fabricació de gamma alta, nova energia, enginyeria tèrmica d'estalvi d'energia i altres camps en el futur.
