On the effect of heat and metallurgical treatments on the thermal conductivity of cast aluminium alloys

Julkaisun otsikon käännös: Lämpökäsittelyn ja metallurgisten käsittelyjen vaikutus alumiinivaluseosten lämmönjohtavuuteen

Veijo Rauta

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisMonograph

    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 käännösLämpökäsittelyn ja metallurgisten käsittelyjen vaikutus alumiinivaluseosten lämmönjohtavuuteen
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Orkas, Juhani, Vastuuprofessori
    • Orkas, Juhani, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-6341-6
    Sähköinen ISBN978-952-60-6340-9
    TilaJulkaistu - 2015
    OKM-julkaisutyyppiG4 Monografiaväitöskirja

    Tutkimusalat

    • alumiinivaluseos
    • lämmönjohtavuus
    • modifiointi
    • raekoon hienonnus

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Lämpökäsittelyn ja metallurgisten käsittelyjen vaikutus alumiinivaluseosten lämmönjohtavuuteen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä