为什么选择铝作为散热器材料?
铝是一种用途广泛的金属,它也是散热器应用的常用材料。为了冷却设备或保持一定温度而进行的热传递是现代金属的一个重要特性,而铝是工程师和设计师的主要选择之一。今天,我们将探讨为什么铝是散热器非常好的选择,以及铝的哪些特性使其在这方面具有优势。
铝的重量轻和高强度重量比是首先想到的两个特点。铝还具有优良的耐腐蚀性,非常耐用,导电性和提供良好的成形性,以及它的可回收性和可持续性。
当谈到电子和其他现代设备时,选择铝作为散热器的一个关键的因素是:它显著的导热性。这对于必须保持一定温度或去除多余热量的设备和应用至关重要;铝的导电性是由其化学性质产生的一种自然属性。
是什么让铝如此善于导热?
当查看材料的导热能力时,通常以所谓的瓦特/米·开尔文来衡量,可以表示为(W /(m·K))或厘米·开尔文(W /(cm ?K))。还有使用英制热量单位的英制系统,它以BTU /(h·ft·°F)为单位测量热导率。
传导热量的金属图表通常都是从银开始的。它的电导率为406 W /(m·K)。其次是铜,功率为385 W /(m·K),黄金为314 W /(m·K),铝为237 W /(m·K)。
其他常见金属,例如钢铁,数量要少得多。不锈钢的尺寸为16 W /(m·K)。为什么铝如此高?在不深入研究化学的情况下,金属是良好的热导体的基本原因是,它们具有自由电子,随着加热,它们将开始移动。这种运动(热量)将比其他物质更快地通过金属传递。
具有更多自由电子的金属更容易导热,比如铝。一个很好的经验法则是,如果一种金属善于导电,它也会善于导热。
让我们比较一下上面列出的金属,以便更好地理解为什么好的选择是铝。首先,银和金比铝贵得多,实用性差;此外,银用作导体时容易迅速腐蚀。
剩下的是铜和铝,虽然铜是更好的导体,但它也更重、更贵。如果对你的应用来说,不管价格和重量,重要的是导电性的多少,那么铜可能是你更好的材料。如果你需要一个重量轻,成本效益的材料为您的散热器,铝是一个很好的选择。
什么是散热器,为什么在现代工程中如此重要?
散热器是一种被动式热交换器。它可以将设备产生的热量传递到流体介质中,通常是空气,有时是液体冷却剂。这样可以使热量从设备散发出去。
在现代机械设备中,其中可能包括从引擎到电子设备的所有内容,热量的调节可能非常重要。散热器有助于确保设备不会过热。例如,在计算机中,散热器可用于防止CPU和其他重要芯片组过热。
散热器通常必须具有较大的表面积,以尽可能地将热量传递到周围的空气中。铝的许多优点(重量轻,成本效益高,可成型)使其成为手机,LED灯,电视等产品散热器的关键部件。将铝经济地挤压成具有多个“散热片”的型材的能力增加了铝型材散热器的表面积和其传热能力。
设计散热器时,工程师需要考虑几个因素:空气流速,周围材料,表面处理和设备的形状。甚至用于连接散热器的粘合剂或紧固件也会对其有效性产生影响。
哪些铝合金特别适合做散热器?
您应该知道的一件事是,纯金属比合金金属具有更好的导热性。使用纯铝是不切实际的,因为铝通常太软,并且某些合金作为散热片比其他合金更好。
1050合金是非常好的导热体,高达229 W /(m·K),但往往较软。在权衡一些导电性的同时,强度更高的合金(如6060、6061和6063)仍然有效。它们的热导率值介于166和201 W /(m·K)之间。即使是合金的回火也会影响传导的热量,因此准确知道所需的电导率并对照所考虑的合金性能进行检查非常重要。