ASTM E228: Thermische Ausdehnung in Metallen und Keramiken
Was ist ASTM E228?
ASTM E228 ist eine standardisierte Prüfmethode, die von ASTM International zur Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) von Metallen und Keramiken entwickelt wurde. Diese Norm gewährleistet Konsistenz und Genauigkeit bei der Messung der Ausdehnung oder Kontraktion von Materialien bei Temperaturänderungen, was für verschiedene technische und Fertigungsprozesse von entscheidender Bedeutung ist.
Die Bedeutung der thermischen Ausdehnung von Metallen und Keramiken
DieWärmeausdehnungist eine kritische Eigenschaft, die sich auf die Leistung und Zuverlässigkeit von Materialien auswirkt, die in unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt werden. Bei Metallenund Keramiken hilft das Verständnis der Wärmeausdehnung bei:
- Bei der Entwicklung von Bauteilen, die Temperaturschwankungen standhalten können, ohne zu versagen.
- Verhinderung von Materialfehlanpassungen in Baugruppen, in denen verschiedene Materialien miteinander verbunden werden.
- Sicherstellung der Dimensionsstabilität in Präzisionsanwendungen wie Luft- und Raumfahrt und Elektronik.
Wie ASTM E228 die Wärmeausdehnung misst
Die ASTM E228 setzt Methoden wie die Dilatometrie ein, um die Wärmeausdehnung von Materialien genau zu messen. Der Prozess beinhaltet:
- Probenvorbereitung: Es werden Proben des Materials mit genauen Abmessungen vorbereitet.
- Erwärmung/Kühlung: Die Probe wird kontrollierten Temperaturänderungen unterzogen.
- Messung: Die Änderung der Abmessungen wird aufgezeichnet, um den CTE zu berechnen.
Anwendungen der ASTM E228
Diese Norm findet breite Anwendung in Branchen, in denen die thermischen Eigenschaften entscheidend sind, z. B:
- Luft- und Raumfahrt: Entwicklung von Bauteilen, die extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.
- Automobilbau: Sicherstellen, dass sich Motorteile gleichmäßig ausdehnen, um die Leistung zu erhalten.
- Elektronik: Auswahl von Materialien für Leiterplatten, die den thermischen Ausdehnungsraten entsprechen, um Schäden zu vermeiden.
Faktoren, die die thermische Ausdehnung beeinflussen
Die Wärmeausdehnung von Metallen und Keramiken wird von mehreren Faktoren beeinflusst, wie z. B:
- Materialzusammensetzung: Verschiedene Elemente und ihre Anteile beeinflussen die Ausdehnungsraten.
- Temperaturbereich: Das Ausmaß der Temperaturänderung kann das Ausdehnungsverhalten verändern.
- Mikrostruktur: Korngröße und Phasenverteilung innerhalb des Materials wirken sich auf die Ausdehnung aus.
Wärmeausdehnungskoeffizienten gängiger Materialien
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Werkstoff |
Wärmeausdehnungskoeffizient (10-⁶/°C) |
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Aluminium |
23.1 |
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Rostfreier Stahl |
16.0 |
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Siliziumkarbid |
4.0 |
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8.0 |
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8.6 |
Weitere Informationen finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE)?
Der WAK ist eine Materialeigenschaft, die das Ausmaß angibt, in dem sich ein Material bei Erwärmung ausdehnt oder bei Abkühlung zusammenzieht.
Warum ist ASTM E228 wichtig für die Materialauswahl?
Sie bietet standardisierte Messungen des WAK und stellt sicher, dass die für bestimmte Anwendungen ausgewählten Materialien bei Temperaturänderungen zuverlässig funktionieren.
Kann ASTM E228 auch für Polymere verwendet werden?
Nein, die ASTM E228 wurde speziell für Metalle und Keramiken entwickelt. Für Polymere sind andere Prüfnormen erforderlich.
Wie wirkt sich die Wärmeausdehnung auf elektronische Geräte aus?
Eine Abweichung des WAK zwischen Komponenten kann zu Spannungen führen, die Brüche oder Delaminationen in elektronischen Geräten verursachen.
Ist ASTM E228 für Hochtemperaturanwendungen geeignet?
Ja, sie eignet sich für einen breiten Temperaturbereich und ist daher für technische Anwendungen im Hochtemperaturbereich sehr nützlich.
