ไทเทเนียมบริสุทธิ์ ทองแดง และสแตนเลส

ความแตกต่างในการนำความร้อนและไฟฟ้าระหว่างไทเทเนียมบริสุทธิ์ ทองแดง และสเตนเลส

1. การนำความร้อน

ทองแดง: เป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับการนำความร้อนสูงในหมู่โลหะทั่วไป ค่าการนำความร้อนของทองแดงบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิห้องอยู่ที่ประมาณ 401 W/(m·K) ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่ยอดเยี่ยมนี้ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ท่อหม้อน้ำ และแผงระบายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากสามารถกระจายหรือถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็ว

สแตนเลส: ค่าการนำความร้อนของมันต่ำกว่าทองแดงมาก ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าไร้สนิม 304 (เกรดที่ใช้กันมากที่สุด) มีค่าการนำความร้อนที่อุณหภูมิห้องเพียงประมาณ 16.2 W/(m·K) หรือประมาณ 4% ของค่าการนำความร้อนของทองแดงบริสุทธิ์ ค่าการนำความร้อนต่ำเกิดจากองค์ประกอบโลหะผสม (เช่น โครเมียมและนิกเกิล) ในเหล็กสเตนเลส ซึ่งขัดขวางการจัดเรียงอะตอมตามปกติ และขัดขวางการถ่ายเทความร้อนผ่านการสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายและอิเล็กตรอนอิสระ คุณสมบัตินี้ทำให้สแตนเลสเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการฉนวนกันความร้อนหรือการถ่ายเทความร้อนช้า เช่น ที่จับเครื่องครัวในครัว และส่วนประกอบโครงสร้างอุณหภูมิสูง-ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมบางชนิด

ไทเทเนียมบริสุทธิ์: ค่าการนำความร้อนอยู่ระหว่างทองแดงและสเตนเลส แต่ยังต่ำกว่าทองแดงมาก ที่อุณหภูมิห้อง ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมบริสุทธิ์จะอยู่ที่ประมาณ 21.9 W/(m·K) ประมาณ 5.5% ของทองแดงบริสุทธิ์ และสูงกว่าสเตนเลส 304 เล็กน้อย ค่าการนำความร้อนที่ค่อนข้างต่ำของไทเทเนียมมีความสัมพันธ์กับโครงสร้างผลึกแบบปิด-แบบแพ็คเก็ต (HCP) หกเหลี่ยม ซึ่งจำกัดการเคลื่อนที่ของตัวพาความร้อน คุณลักษณะนี้ช่วยให้สามารถนำไทเทเนียมบริสุทธิ์ไปใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการฉนวนกันความร้อนปานกลางและความเสถียรของโครงสร้าง เช่น ส่วนประกอบเครื่องยนต์การบินและอวกาศ และอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในอุตสาหกรรมเคมี

2. การนำไฟฟ้า

ทองแดง: ทองแดงบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าสูงมาก โดยมีค่าการนำไฟฟ้าประมาณ 58 MS/m (เมกะซีเมนส์ต่อเมตร) ที่อุณหภูมิห้อง เป็นรองโลหะเงินเท่านั้น ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนอิสระนั้นสูงและการเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนมีความแข็งแกร่ง ดังนั้นจึงเป็นตัวเลือกแรกสำหรับการผลิตสายไฟ สายเคเบิ้ล และส่วนประกอบหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจว่ามีการสูญเสียพลังงานต่ำในระหว่างการส่งกระแสไฟฟ้า

สแตนเลส: ค่าการนำไฟฟ้าของมันแย่มาก ค่าการนำไฟฟ้าของสแตนเลส 304 อยู่ที่ประมาณ 0.9 MS/m ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งน้อยกว่า 2% ของทองแดงบริสุทธิ์ การเติมโครเมียม นิกเกิล และธาตุผสมอื่นๆ ทำให้เกิดข้อบกพร่องของโครงตาข่ายและจุดศูนย์กลางการกระเจิงของอิเล็กตรอนจำนวนมากในวัสดุ ซึ่งขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอนอิสระอย่างมีนัยสำคัญ ค่าการนำไฟฟ้าต่ำนี้ทำให้สแตนเลสเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับการป้องกันไฟฟ้าและป้องกัน{6}}ชิ้นส่วนโครงสร้างป้องกันไฟฟ้าสถิตในบางกรณี

ไทเทเนียมบริสุทธิ์: ค่าการนำไฟฟ้ายังต่ำกว่าทองแดงมาก โดยมีอุณหภูมิห้อง-ค่าการนำไฟฟ้าประมาณ 2.3 MS/m ประมาณ 4% ของทองแดงบริสุทธิ์ และสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ค่าการนำไฟฟ้าที่จำกัดของไทเทเนียมเกิดจากการกระเจิงของโครงสร้างผลึกบนอิเล็กตรอน ในทางวิศวกรรม ไทเทเนียมบริสุทธิ์ไม่ค่อยถูกใช้เป็นส่วนประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า แต่กลับมีคุณค่าในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและอัตราส่วนความแข็งแรงสูง-ต่อ-น้ำหนักในการใช้งานโครงสร้างที่ไม่-นำไฟฟ้า