Abstrakti
Tämän väitöskirjan tavoitteena oli löytää mahdolliset keinot, kuten seoksen kemiallisen koostumuksen optimointi, lämpö- ja sulakäsittelyt alumiinivalujen ja erityisesti alumiinipainevalujen lämmönjohtavuuden parantamiseksi. Päätavoitteena oli parantaa alumiinipainevalettujen osien lämmönjohtavuus arvoon 190 W/mK tai samalle tasolle, mihin pursotetuilla alumiiniseosprofiileilla päästään ja tavoite saavutettiin.
Tutkimuksessa käytetyt valumenetelmät olivat paine- ja hiekkavalu, kokillivalu ja puolijähmeässä tilassa tapahtuva rheovalu. Tutkittavat alumiiniseokset olivat pääosin sekundaarisia ja primaarisia painevaluseoksia. Valettujen alumiiniseosten lämmönjohtavuus mitattiin Hot Disk-menetelmällä. Hot Disk-näytteiden sähkönjohtavuus mitattiin kannettavalla SIGMASCOPE SMP 10 –laitteella, joka perustuu pyörrevirtamenetelmään. Seosten lämmön- ja sähkönjohtavuuksia vertailtiin keskenään. Tärkeimmät alumiiniseoksen lämmönjohtavuuteen vaikuttavat tekijät ovat seoksen koostumus ja lämpökäsittely. Mitä puhtaampi seos on sitä parempi on lämmönjohtavuus. Valettujen alumiinivalujen hehkuttaminen lisäsi tutkittujen painevaluseosten lämmönjohtavuutta jopa 53% vastaaviin valutilaisiin verrattuna. Hehkutuslämpötilan korottaminen lisäsi seoksen lämmönjohtavuutta johtuen alumiinimatriisiin muodostuvista erkaumista. SEM/EDS-analyyseissä havaittiin piin erkautumista AlSi10Mg- ja AlSi12 seoksissa sekä Al2Cu-erkaumia AlSi9Cu3-seoksessa. Sulakäsittelyt eivät vaikuttaneet lämmönjohtavuuteen merkittävästi.Rheovalu ei vaikuttanut tutkittujen seosten lämmönjohtavuuteen. Tutkimuksessa kehitettiin Minitab-ohjelmaa apuna käyttäen uusia usean muuttujan lineaarisia regressiomalleja (moninkertainen regressio) ennustamaan tutkittujen alumiiniseosryhmien lämmönjohtavuutta valutilassa kemiallisen koostumuksen perusteella. Matthiessenin ja Wiedemann-Franzin lain perusteella tutkituille valuseoksille lasketut lämmönjohtavuudet korreloivat melko hyvin vastaavien mitattujen lämmönjohtavuuksien kanssa lämpökäsitellyssä tilassa, mutta eivät niin hyvin valutilassa.
Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää valettaessa alumiiniseoskomponentteja, joiden lämmönjohtavuusominaisuudet ovat hyvät ja mekaaniset ominaisuusvaatimukset eivät ole kriittisiä. Uudet seokset täyttävät asiakkaiden vaatimukset (> 170-200 W/mK) ja antaa laitteille hyvät lämmönsiirto-ominaisuudet, pidemmän kestoiän sekä myös energia- ja kustannusssäästöjä. Tutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa kaikkiin valumenetelmiin.
Julkaisun otsikon käännös | Lämpökäsittelyn ja metallurgisten käsittelyjen vaikutus alumiinivaluseosten lämmönjohtavuuteen |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6341-6 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6340-9 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G4 Monografiaväitöskirja |
Tutkimusalat
- alumiinivaluseos
- lämmönjohtavuus
- modifiointi
- raekoon hienonnus