الموصلية الحرارية لسبائك الألومنيوم ومعدلات التمدد

تشتهر سبائك الألومنيوم بتوصيلها الحراري الممتاز، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب نقل الحرارة بكفاءة. وتتراوح الموصلية الحرارية لسبائك الألومنيوم عادةً من 120 إلى 235 واط/م-ك حسب تركيبة السبيكة المحددة. وعلى سبيل المقارنة، تبلغ الموصلية الحرارية للألومنيوم النقي حوالي 235 واط/كلفن في درجة حرارة الغرفة.

وتسمح هذه الموصلية الحرارية العالية لسبائك الألومنيوم بتبديد الحرارة بسرعة، مما يجعلها مناسبة للمشتتات الحرارية والمشعات وغيرها من مكونات الإدارة الحرارية في مختلف الصناعات، بما في ذلك السيارات والفضاء والإلكترونيات.

ومع ذلك، يصاحب التوصيل الحراري العالي لسبائك الألومنيوم معامل تمدد حراري مرتفع نسبيًا (CTE). يتراوح معامل التمدد الحراري لمعظم سبائك الألومنيوم من 20 إلى 25 ميكرومتر/م ك (ميكرون لكل متر لكل درجة كلفن). وهذا يعني أنه مقابل كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية، يتمدد مكوّن الألومنيوم بمقدار 20-25 ميكرون تقريباً لكل متر من الطول.

تُعد خصائص التمدد الحراري لسبائك الألومنيوم من الاعتبارات الحاسمة في التصميم والهندسة، خاصةً في التطبيقات التي يكون فيها ثبات الأبعاد أمرًا بالغ الأهمية أو حيث تتفاعل مكونات الألومنيوم مع مواد ذات معدلات تمدد مختلفة. يجب أن يأخذ المهندسون في الحسبان هذا التمدد لمنع الإجهاد أو الالتواء أو الفشل في التركيبات، خاصةً في البيئات التي تشهد تقلبات كبيرة في درجات الحرارة.

بعض النقاط الرئيسية التي يجب أخذها في الاعتبار فيما يتعلق بالخصائص الحرارية لسبائك الألومنيوم:

1. تؤثر تركيبة السبيكة بشكل كبير على كل من التوصيل الحراري ومعدلات التمدد.
2. يمكن أن تؤدي المعالجة الحرارية وعمليات التصنيع إلى تعديل هذه الخصائص بشكل طفيف.
3. يتطلب الجمع بين الموصلية الحرارية العالية ومعدل التمدد اعتبارات تصميم دقيقة في العديد من التطبيقات.
4. في بعض الحالات، يمكن استخدام المواد المركبة أو الطلاءات المتخصصة للتخفيف من آثار التمدد الحراري مع الحفاظ على خصائص نقل الحرارة الجيدة.