De lineaire uitzettingscoëfficiënt van graniet ligt doorgaans rond de 5,5-7,5 x 10⁻⁶/℃. De uitzettingscoëfficiënt kan echter per granietsoort enigszins verschillen.
Graniet heeft een goede temperatuurstabiliteit, wat vooral tot uiting komt in de volgende aspecten:
Beperkte thermische vervorming: door de lage uitzettingscoëfficiënt is de thermische vervorming van graniet relatief klein bij temperatuurschommelingen. Hierdoor behouden granieten componenten een stabielere afmeting en vorm in verschillende temperatuuromgevingen, wat de nauwkeurigheid van precisieapparatuur ten goede komt. Bijvoorbeeld, bij het gebruik van graniet als basis of werkbank in zeer nauwkeurige meetinstrumenten, kan de thermische vervorming, zelfs bij temperatuurschommelingen, binnen een klein bereik worden gehouden, waardoor de nauwkeurigheid van de meetresultaten gewaarborgd blijft.
Goede thermische schokbestendigheid: Graniet kan een zekere mate van snelle temperatuurschommelingen weerstaan zonder zichtbare scheuren of beschadigingen. Dit komt doordat het een goede thermische geleidbaarheid en warmtecapaciteit heeft, waardoor warmte snel en gelijkmatig wordt overgedragen bij temperatuurveranderingen en de interne thermische spanningsconcentratie wordt verminderd. In sommige industriële productieomgevingen bijvoorbeeld, wanneer apparatuur plotseling start of stopt, verandert de temperatuur snel. Granieten componenten kunnen zich beter aanpassen aan deze thermische schok en de stabiliteit van hun prestaties behouden.
Goede stabiliteit op lange termijn: Na een lange periode van natuurlijke veroudering en geologische processen is de interne spanning in het graniet grotendeels verdwenen en is de structuur stabiel. Zelfs na meerdere temperatuurschommelingen blijft de interne structuur gedurende langdurig gebruik stabiel en behoudt het een goede temperatuurstabiliteit, wat een betrouwbare ondersteuning biedt voor zeer nauwkeurige apparatuur.
Vergeleken met andere gangbare materialen is de thermische stabiliteit van graniet hoger. Hieronder volgt een vergelijking van graniet met metalen, keramische en composietmaterialen wat betreft thermische stabiliteit:
Vergeleken met metalen materialen:
De thermische uitzettingscoëfficiënt van gangbare metalen is relatief groot. Zo bedraagt de lineaire uitzettingscoëfficiënt van gewoon koolstofstaal ongeveer 10⁻¹² x 10⁻⁶/℃, en die van aluminiumlegeringen ongeveer 20⁻²⁵ x 10⁻⁶/℃. Deze waarden zijn aanzienlijk hoger dan die van graniet. Dit betekent dat bij temperatuurschommelingen de afmetingen van het metaalmateriaal sterker veranderen. Hierdoor kunnen er door thermische uitzetting en krimp gemakkelijk grotere interne spanningen ontstaan, wat de nauwkeurigheid en stabiliteit beïnvloedt. Graniet verandert minder bij temperatuurschommelingen, waardoor de oorspronkelijke vorm en nauwkeurigheid beter behouden blijven. Metalen hebben doorgaans een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt. Bij snelle verwarming of afkoeling wordt warmte snel afgevoerd, wat resulteert in een groot temperatuurverschil tussen de binnenkant en het oppervlak van het materiaal en daardoor in thermische spanningen. Graniet heeft daarentegen een lage warmtegeleidingscoëfficiënt, waardoor warmtegeleiding relatief langzaam verloopt. Dit vermindert de vorming van thermische spanningen en zorgt voor een betere thermische stabiliteit.
Vergeleken met keramische materialen:
De thermische uitzettingscoëfficiënt van sommige hoogwaardige keramische materialen kan zeer laag zijn, zoals siliciumnitridekeramiek, waarvan de lineaire uitzettingscoëfficiënt ongeveer 2,5-3,5 x 10⁻⁶/℃ bedraagt. Dit is lager dan die van graniet en biedt bepaalde voordelen op het gebied van thermische stabiliteit. Keramische materialen zijn echter doorgaans bros, hebben een relatief lage thermische schokbestendigheid en vertonen gemakkelijk scheuren of zelfs barsten bij abrupte temperatuurschommelingen. Hoewel de thermische uitzettingscoëfficiënt van graniet iets hoger is dan die van sommige speciale keramische materialen, heeft het een goede taaiheid en thermische schokbestendigheid en kan het een zekere mate van temperatuurschommelingen weerstaan. In de praktijk voldoet de thermische stabiliteit van graniet in de meeste omgevingen met niet-extreme temperatuurschommelingen aan de eisen. Bovendien biedt het een evenwichtiger algehele prestatie en is het relatief goedkoop.
Vergeleken met composietmaterialen:
Sommige geavanceerde composietmaterialen kunnen een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en een goede thermische stabiliteit bereiken door een verstandige combinatie van vezels en matrix. De thermische uitzettingscoëfficiënt van koolstofvezelversterkte composieten kan bijvoorbeeld worden aangepast aan de richting en het gehalte van de vezels, en kan in sommige richtingen zeer lage waarden bereiken. Het productieproces van composietmaterialen is echter complex en de kosten zijn hoog. Graniet, een natuurlijk materiaal, vereist geen complex productieproces en is relatief goedkoop. Hoewel het op sommige indicatoren van thermische stabiliteit misschien niet zo goed presteert als sommige hoogwaardige composietmaterialen, heeft het voordelen op het gebied van prijs-kwaliteitverhouding. Daarom wordt het veel gebruikt in diverse conventionele toepassingen waar bepaalde eisen aan thermische stabiliteit gelden. In welke industrieën worden granietcomponenten gebruikt waarbij temperatuurstabiliteit een belangrijke factor is? Geef enkele specifieke testgegevens of voorbeelden van de thermische stabiliteit van graniet. Wat zijn de verschillen in thermische stabiliteit tussen verschillende soorten graniet?
Geplaatst op: 28 maart 2025