Коэффициент линейного расширения гранита обычно составляет около 5,5–7,5×10⁶/℃. Однако у разных видов гранита коэффициент линейного расширения может немного различаться.
Гранит обладает хорошей температурной устойчивостью, что в основном отражается в следующих аспектах:
Малая тепловая деформация: благодаря низкому коэффициенту расширения, тепловая деформация гранита при изменении температуры относительно невелика. Это позволяет гранитным изделиям сохранять более стабильные размеры и форму в различных температурных условиях, что способствует повышению точности прецизионного оборудования. Например, в высокоточных измерительных приборах гранит используется в качестве основания или рабочего стола, и даже при определённых колебаниях температуры окружающей среды тепловая деформация может контролироваться в небольшом диапазоне, что обеспечивает точность результатов измерений.
Хорошая стойкость к тепловому удару: гранит может выдерживать определённую степень резких перепадов температур без видимых трещин или повреждений. Это обусловлено его хорошей теплопроводностью и теплоёмкостью, которые позволяют быстро и равномерно передавать тепло при изменении температуры, снижая концентрацию внутренних термических напряжений. Например, в некоторых промышленных производственных условиях при внезапном запуске или остановке оборудования температура может резко меняться, и гранитные компоненты могут лучше адаптироваться к этому тепловому удару и сохранять стабильность своих характеристик.
Высокая долговременная стабильность: после длительного естественного старения и геологического воздействия внутренние напряжения в граните практически полностью исчезли, и его структура стала стабильной. В процессе длительного использования, даже при многократном перепаде температур, внутренняя структура гранита не подвержена изменениям и может сохранять высокую температурную стабильность, обеспечивая надежную опору для высокоточного оборудования.
По сравнению с другими распространенными материалами термостойкость гранита находится на более высоком уровне. Ниже приведено сравнение гранита с металлическими материалами, керамическими материалами и композитными материалами с точки зрения термостойкости:
По сравнению с металлическими материалами:
Коэффициент теплового расширения обычных металлических материалов относительно велик. Например, коэффициент линейного расширения обычной углеродистой стали составляет около 10-12x10 - ⁶/℃, а коэффициент линейного расширения алюминиевого сплава — около 20-25x10 - ⁶/℃, что значительно выше, чем у гранита. Это означает, что при изменении температуры размеры металлического материала изменяются сильнее, и в нём легко возникают большие внутренние напряжения из-за теплового расширения и холодного сжатия, что влияет на его точность и стабильность. Размер гранита меньше изменяется при колебаниях температуры, что позволяет лучше сохранять первоначальную форму и точность. Теплопроводность металлических материалов обычно высока, и в процессе быстрого нагрева или охлаждения тепло быстро распространяется, что приводит к большой разнице температур между внутренней и внешней поверхностями материала, что приводит к тепловому напряжению. Напротив, теплопроводность гранита низкая, а теплопроводность относительно медленная, что может в некоторой степени снизить возникновение теплового напряжения и продемонстрировать лучшую термическую стабильность.
По сравнению с керамическими материалами:
Коэффициент теплового расширения некоторых высокопроизводительных керамических материалов может быть очень низким, например, керамика из нитрида кремния, коэффициент линейного расширения которой составляет около 2,5-3,5x10 - 6 / ℃, что ниже, чем у гранита, и имеет определенные преимущества в термической стабильности. Однако керамические материалы, как правило, хрупкие, стойкость к тепловому удару относительно низкая, и трещины или даже трещины легко возникают при резком изменении температуры. Хотя коэффициент теплового расширения гранита немного выше, чем у некоторых специальных видов керамики, он обладает хорошей прочностью и стойкостью к тепловому удару, может выдерживать определенную степень температурных изменений, в практическом применении для большинства сред с неэкстремальным изменением температуры термическая стабильность гранита может соответствовать требованиям, и его комплексные характеристики более сбалансированы, стоимость относительно низкая.
По сравнению с композитными материалами:
Некоторые современные композитные материалы могут достигать низкого коэффициента теплового расширения и хорошей термостойкости за счет разумного проектирования комбинации волокон и матрицы. Например, коэффициент теплового расширения композитов, армированных углеродным волокном, можно регулировать в зависимости от направления и содержания волокон, и в некоторых направлениях он может достигать очень низких значений. Однако процесс изготовления композитных материалов сложен, а стоимость высока. Будучи природным материалом, гранит не требует сложного процесса изготовления, а его стоимость относительно невысока. Хотя по некоторым показателям термостойкости он может уступать некоторым высококачественным композитным материалам, он имеет преимущества с точки зрения стоимости, поэтому широко используется во многих традиционных областях применения, предъявляющих определенные требования к термостойкости. В каких отраслях промышленности используются гранитные изделия, термостойкость которых является ключевым фактором? Приведите конкретные данные испытаний или примеры термостойкости гранита. В чем различия между различными типами термостойкости гранита?
Время публикации: 28 марта 2025 г.