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ASTM E228: Expansão térmica em metais e cerâmicas
O que é ASTM E228?
A ASTM E228 é um método de teste padronizado estabelecido pela ASTM International para determinar o coeficiente de expansão térmica (CTE) de metais e cerâmicas. Essa norma garante consistência e precisão na medição de como os materiais se expandem ou contraem com as mudanças de temperatura, o que é crucial para vários processos de engenharia e fabricação.
Importância da expansão térmica em metais e cerâmicas
A expansão térmicaé uma propriedade essencial que afeta o desempenho e a confiabilidade dos materiais usados em diferentes ambientes. Em metaise cerâmicas, compreender a expansão térmica ajuda a:
- Projetar componentes que possam suportar variações de temperatura sem falhas.
- Evitar a incompatibilidade de materiais em montagens nas quais diferentes materiais são unidos.
- Garantir a estabilidade dimensional em aplicações de precisão, como aeroespacial e eletrônica.
Como a ASTM E228 mede a expansão térmica
A norma ASTM E228 emprega métodos como a dilatometria para medir com precisão a expansão térmica dos materiais. O processo envolve:
- Preparação da amostra: As amostras do material são preparadas com dimensões precisas.
- Aquecimento/resfriamento: a amostra é submetida a mudanças controladas de temperatura.
- Medição: a alteração nas dimensões é registrada para calcular o CTE.
Aplicações da ASTM E228
Essa norma é amplamente usada nos setores em que as propriedades térmicas são críticas, incluindo:
- Aeroespacial: projeto de componentes que suportam flutuações extremas de temperatura.
- Automotivo: Garantir que as peças do motor se expandam uniformemente para manter o desempenho.
- Eletrônicos: Seleção de materiais para placas de circuito que correspondam às taxas de expansão térmica para evitar danos.
Fatores que afetam a expansão térmica
Vários fatores influenciam a expansão térmica de metais e cerâmicas, tais como
- Composição do material: Diferentes elementos e suas proporções afetam as taxas de expansão.
- Faixa de temperatura: A extensão da mudança de temperatura pode alterar o comportamento da expansão.
- Microestrutura: o tamanho do grão e a distribuição de fases dentro do material afetam a expansão.
Coeficientes de expansão térmica de materiais comuns
|
Material |
Coeficiente de expansão térmica (10-⁶/°C) |
|
Alumínio |
23.1 |
|
Aço inoxidável |
16.0 |
|
Carbeto de silício |
4.0 |
|
8.0 |
|
|
8.6 |
Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).
Perguntas frequentes
O que é o coeficiente de expansão térmica (CTE)?
O CTE é uma propriedade do material que quantifica a extensão em que um material se expande após o aquecimento ou se contrai quando resfriado.
Por que a ASTM E228 é importante na seleção de materiais?
Ela fornece medições padronizadas de CTE, garantindo que os materiais escolhidos para aplicações específicas tenham um desempenho confiável sob mudanças de temperatura.
A ASTM E228 pode ser usada para polímeros?
Não, a ASTM E228 foi projetada especificamente para metais e cerâmicas. Os polímeros exigem padrões de teste diferentes.
Como a expansão térmica afeta os dispositivos eletrônicos?
A incompatibilidade no CTE entre os componentes pode levar a tensões, causando fraturas ou delaminação em dispositivos eletrônicos.
A ASTM E228 é aplicável a aplicações de alta temperatura?
Sim, ela é adequada para uma ampla faixa de temperaturas, o que a torna valiosa para aplicações de engenharia de alta temperatura.
Chin Trento
