알루미늄의 핵심 물리적 특성 비교 방법
알루미늄은 엔지니어링 금속 중 가벼운 부분에 위치합니다. 2.70g/cm3의 밀도는 구리와 강철의 약 3분의 1이며, 약 235W/m·K의 열전도율은 일반적인 구조용 금속 중 구리에 이어 두 번째이며, 자연 산화막은 추가 코팅 없이 대부분의 대기에서 안정성을 유지합니다. 그것이 제공하지 않는 것은 높은 절대 강도 또는 높은{4}}온도 성능입니다. 순수 알루미늄은 약 660도에서 녹고 약 69GPa의 탄성 계수는 강철의 약 3분의 1이므로 강성은 형상에서 비롯됩니다.
| 금속 | 밀도(g/cm3) | 열전도율(W/m·K) | 녹는 범위(도) | 탄성률(GPa) |
|---|---|---|---|---|
| 알류미늄 | 2.70 | 235 | 660 | 69 |
| 구리 | 8.96 | 401 | 1085 | 110-128 |
| 탄소강 | 7.85 | 50 | 1425-1540 | 200 |
| 스테인레스 스틸 304 | 8.00 | 16 | 1400-1450 | 193 |
| 티타늄 등급 2 | 4.51 | 17-22 | 1668 | 105 |
알루미늄 대 강철: 스테인리스, 탄소, 주철
스테인레스 스틸 304에 비해 알루미늄은 열을 약 15배 더 빠르게 전도하고 무게는 약 1/3에 달합니다. 이것이 바로 팬, 방열판 및 HVAC 코일이 알루미늄 주위에 만들어지는 이유입니다. 스테인레스 스틸은 경도, 내마모성 및 산성 성분과 반응하지 않는 표면으로 답하며, 알루미늄이 이미 하중 용량을 대부분 잃은 온도에서도 유용한 강도를 유지합니다. 탄소강은 더 저렴하고 더 단단하며 용접하기가 더 쉽기 때문에 프레임, 압력 용기 및 무거운 구조물을 운반하는 반면, 알루미늄은 무게를 지불할 가치가 있는 모든 곳에서 경쟁합니다. 주철은 또 다르게 행동합니다. 열 용량이 높고 전도성이 낮기 때문에 열을 꾸준히 저장하고 방출하므로 굽는 요리와 느린 요리에 적합한 반면, 알루미늄은 빠르게 반응하고 열을 고르게 퍼뜨립니다.
두 금속이 절연체로 분리되어 있지 않으면 갈바닉 부식이 알루미늄을 공격하기 때문에 습하고 따뜻한 환경에서 알루미늄-과-철강이 직접 접촉하는 것을 피해야 합니다.
알루미늄 대 구리 및 티타늄
구리는 100% IACS에서 기준 도체로 유지되는 반면 알루미늄의 전기 등급은 약 61%에 도달합니다. 따라서 동일한 저항의 케이블은 단면적이 약 60% 더 필요하지만{3}} 무게는 여전히 약 절반입니다. 그렇기 때문에 송전선, 모선 및 대형 전력 케이블은 일반적으로 알루미늄인 반면, 작은 권선, 접점 및 정밀 커넥터는 구리로 구성됩니다. 알루미늄은 노출 후 몇 분 내에 절연 산화물을 형성하므로 조인트는 조임 중 마모, 산화물{6}}억제 화합물 및 알루미늄 도체 등급의 커넥터에 의존하기 때문에 엔지니어링 작업은 종단에 있습니다.
티타늄은 알루미늄보다 약 2/3 더 무겁고 몇 배 더 비싸지만 훨씬 더 강하고 더 높은 온도와 공격적인 염화물을 견딜 수 있습니다. 알루미늄은 티타늄의 열전도율보다 10배 이상 높은 전도성과 가공성 면에서 확실히 승리합니다. 따라서 항공우주 설계에서는 고온 또는 고하중 부품에 티타늄을 사용하고 부품이 탄소{2}}섬유 복합재에 접착되고 스킨, 프레임, 스트링거 및 연료 탱크용 알루미늄이 사용됩니다.
조리기구, 차체 및 재료 선택
조리기구에서 두 금속은 반대되는 문제를 해결합니다. 주철은 열을 저장하고 천천히 방출하는 반면, 알루미늄은 버너의 변화에 거의 즉각적으로 반응하여 열을 고르게 퍼뜨립니다. 조미된 주철은 자연적으로 들러붙지 않는 표면을 제공하는 반면, 알루미늄 조리기구는 일반적으로 금속과 산성 식품 사이의 반응을 제한하기 위해 양극 산화 처리되거나 코팅됩니다. 많은 전문 팬은 알루미늄 본체와 스테인리스 스틸 접촉 표면을 결합하여 두 가지 동작을 동시에 얻습니다.
차체는 산업 규모에서 동일한 균형을 보여줍니다. 강철은 가격이 저렴하고 성형이 가능하며 용접이 쉽고 수리가 간편하며 충돌 구조가 강성과 변형 거동에 따라 달라지기 때문에 기본으로 남아 있습니다. 알루미늄은 질량 감소가 그 자체로 가치가 있는 곳에 사용됩니다. 특히, 전기 자동차의 차체 -흰색-을 사용하여 1kg을 절약하면 주행 거리가 확장됩니다. 이러한 구조에는 스폿 용접 대신 자체 피어싱 리벳, 구조용 접착제, 유동-드릴 나사 및 절연 패스너가 필요합니다.
자주 묻는 질문
Q: 주방 도구에는 알루미늄이 있나요, 아니면 스테인리스 스틸인가요?
알루미늄은 더 빨리 가열되고 가벼우나 쉽게 찌그러지고 산성 음식에 반응하는 반면, 스테인레스 스틸은 더 무겁고 관리가 덜 필요합니다. 이것이 바로 많은 도구가 알루미늄 코어와 스테인레스 접촉 표면을 결합하는 이유입니다.
Q: 배선에 구리 대신 알루미늄을 선택하는 이유는 무엇입니까?
알루미늄 도체 등급은 약 61% IACS에 도달하므로 케이블은 동일한 저항에 대해 약 60% 더 많은 단면적이 필요하지만 무게는 약 절반 정도입니다.
Q: 알루미늄은 티타늄과 어떻게 비교됩니까?
티타늄은 약 2/3 더 무겁고 몇 배 더 비싸지만 상당히 강하고 열에 더 잘 견디는 반면, 알루미늄은 열을 10배 이상 빠르게 전도하고 제조하기가 훨씬 쉽습니다.
Q: 언제 알루미늄 대신 주철을 사용해야 합니까?
꾸준한 보온성과 축열량이 중요한 경우에는 주철을 선택하고, 빠른 응답, 가벼운 무게, 고른 열 분포가 중요한 경우에는 알루미늄을 선택하세요. 전문 주방에서는 일반적으로 두 가지를 모두 유지합니다.
Q: 차체가 순수 알루미늄으로 만들어지지 않은 이유는 무엇입니까?
강철은 더 저렴하고 단단하며 수리가 간편하며 알루미늄 구조에는 리벳, 접착제 및 갈바닉 절연이 필요하므로 알루미늄은 무게 절감을 통해 추가 공정 비용이 정당화되는 곳에 사용됩니다.
