铝合金与不锈钢哪个 散热好?
从金属材料的热导率及比热容来看:
铝合金的热导率为:238 W/(m.K) 比热容为:902 J/(kg.K)
不锈钢的热导率为:15.2 W/(m.K) 比热容为:460 J/(kg.K)
铝合金比不锈钢散热好。
各型号铝合金的导热系数:
1、铝合金1070的导热率:1070 236W/(m*k)25摄氏度时。
2、铝合金1050的导热率1050A 231W/(m*k)20摄氏度时。
3、铝合金1060的导热率1060 234W/(m*k)25摄氏度时。
导热系数:是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒内(1s),通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度 (W/(m·K),此处为K可用℃代替)。
导热系数仅针对存在导热的传热形式,当存在其他形式的热传递形式时,如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系,该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数(thermal transmissivity of material)。
导热系数是针对均质材料而言的,实际情况下,还存在有多孔、多层、多结构、各向异性材料,此种材料获得的导热系数实际上是一种综合导热性能的表现,也称之为平均导热系数。
扩展资料:
1、不同物质导热系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。同一物质的含水率低、温度较低时,导热系数较小。
2、固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。现在工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。
3、随着温度的升高或含湿量的增大,所测5种典型建筑材料的导热系数都呈增大的趋势。下面从微观机理上对此加以分析。对多孔材料而言,当其受潮后,液态水会替代微孔中原有的空气。
4、在常温常压下,液态水的导热系数(约为0.59W/(m·K))远大于空气的导热系数(约为0.026W/(m·K)),因此,含湿材料的导热系数会大于干燥材料的导热系数,且含湿量越高,导热系数也越大。
参考资料:百度百科-导热系数
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。
一、纯铝产品
纯铝分冶炼品和压力加工品两类,前者以化学成份Al表示,后者用汉语拼音LG(铝、工业用的)表示。
二、压力加工铝合金
铝合金压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。
三、铝材
铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材,包括板、带、箔、管、棒、线、型等。
四、铸造铝合金
铸造铝合金(ZL)按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类,代号编码分别为100、200、300、400。
五、高强度铝合金
高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金,主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。
六、不同牌号铝合金的典型用途
合 金 典 型 用 途
1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉
1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典型用途
1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具
1145 包装及绝热铝箔,热交换器
1199 电解电容器箔,光学反光沉积膜
1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材
2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
2014 应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件
2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件
2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2036 汽车车身钣金件
2048 航空航天器结构件与兵器结构零件
2124 航空航天器结构件
2218 飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环
2219 航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料
2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉
2A02 工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06 工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
2A10 强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件
2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16 工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17 工作温度225~250摄氏底的航空器零件
2A50 形状复杂的中等强度零件
2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70 飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90 航空发动机活塞
3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道
3004 全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件
3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、瓶塞等
3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等
5005 与3003合金相似,具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063合金的色调协调一致
5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
5182 薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
5252 用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254 过氧化氢及其他化工产品容器
5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
5454 焊接结构,压力容器,海洋设施管道
5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料
5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器
5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织
5A02 飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件
5A03 中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金
5A05 焊接结构件,飞机蒙皮骨架
5A06 焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件
5A12 焊接结构件,防弹甲板
6005 挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等
6009 汽车车身板
6010 薄板:汽车车身
6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063 建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料
6066 锻件及焊接结构挤压材料
6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材
6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等
6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用
6201 高强度导电棒材与线材
6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件
6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件
6351 车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道
6463 建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件
6A02 飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件
7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072 空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
变形铝及铝合金状态、代号
1.范围
本标准规定了变形铝合金的状态代号。
本标准适用于铝及铝加工产品。
2.基本原则
2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。
2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。
2.3基本状态代号
基本状态分为5种
代号 名称 说明与应用
F 自由加工状态 适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定。
O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。
H 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。
W 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。
T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。
在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢,不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好,不必经过镀色等表面处理,而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种,通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢,18-8铬镍钢等高合金钢。
从金相学角度分析,因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜,这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。
为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性,钢必须含有12%以上的铬。
304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。
304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。304相当于我国的0Cr19Ni9 (0Cr18Ni9)不锈钢。304含铬19%,含镍9%。
304是得到最广泛应用的不锈钢、耐热钢。用于食品生产设备、昔通化工设备、核能等.
304不锈钢化学成份
规格C Si Mn PSCr Ni(镍)Mo
SUS431 ≤0.08 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.05≤0.03 18.00-20.00 8.25~10.50 -
304就是1Cr18Ni9 。
不锈钢防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜,隔绝氧接触,阻止继续氧化。所以不锈钢并不是“不锈”。
304材料出现生锈现象,可能有以下几个原因:
1.使用环境中存在氯离子。
氯离子广泛存在,比如食盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境中,腐蚀很快,甚至超过普通的低碳钢。
所以对不锈钢的使用环境有要求,而且需要经常擦拭,除去灰尘,保持清洁干燥。(这样就可以给他定个“使用不当”。)
美国有一个例子:某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液,该容器已使用近百余年,上个世纪九十年代计划更换,因橡木材料不够现代,采用不锈钢,更换后16天容器因腐蚀泄漏。
2.没有经过固溶处理。
合金元素没有溶入基体,致使基体组织合金含量低,抗蚀性能差。
3.这种不含钛和铌的材料有天生的晶间腐蚀的倾向。
加入钛和铌,再配以稳定处理,可以减少晶间腐蚀。
316是含钼不锈钢种。高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能。
316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中
耐腐蚀性
耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。
耐热性
在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能。在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。
冷轧与热轧的区别:
在常温下的轧制一般理解为冷轧,从金属学观点看,低于在结晶温度的轧制为冷轧
热轧,是以板坯(主要为连铸坯)为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度,由卷取机卷成钢带卷,冷却后的钢带卷,根据用户的不同需求,经过不同的精整作业线(平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等)加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。
冷轧:用热轧钢卷为原料,经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧,其成品为轧硬卷,由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降,因此冲压性能将恶化,只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料,因为热镀锌机组均设置有退 火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨,钢卷在常温下,对热轧酸洗卷进行连续轧制。内径为610mm。
产品特点:因为没有经过退火处理,其硬度很高(HRB大于90),机械加工性能极差,只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工(垂直于卷取方向)。
简单点儿来说,一块钢坯在加热后(就是电视里那种烧的红红的发烫的钢块)精过几道轧制,再切边,矫正成为钢板,这种叫热轧。
冷轧,是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的,一般来讲是热轧---酸洗---冷轧这样的加工过程。冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成,虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温,尽管如此还是叫冷轧。
由于热轧经过连续冷变型而成的冷轧,在机械性能比较差,硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能,没有退火的叫轧硬卷。
轧硬卷一般是用来做无需折弯,拉伸的产品,1.0以下厚度轧硬的运气好的两边或者四边折弯。
酱油PH值大于醋,从酱油的酿造过程来看属于碱性。316L不锈钢属于耐酸不耐碱,这就是腐烂的原因。
现切的卷板与成品板没区别。
整理:
铝合金有很多种。。密度不同。无法写。分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。 上面资料找吧。
304不锈钢含铬19%,含镍9%,得到最广泛应用的不锈钢、耐热钢。用于食品生产设备、昔通化工设备、核能等.
不锈钢防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜,隔绝氧接触,阻止继续氧化。所以不锈钢并不是“不锈”。
304材料出现生锈现象,可能有以下几个原因:
1.使用环境中存在氯离子。
氯离子广泛存在,比如食盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境中,腐蚀很快,甚至超过普通的低碳钢。
所以对不锈钢的使用环境有要求,而且需要经常擦拭,除去灰尘,保持清洁干燥。(这样就可以给他定个“使用不当”。)
美国有一个例子:某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液,该容器已使用近百余年,上个世纪九十年代计划更换,因橡木材料不够现代,采用不锈钢,更换后16天容器因腐蚀泄漏。
316是含钼不锈钢种。高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能。
316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中
耐腐蚀性
耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。
耐热性
在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能。在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。
CPU散热其实就是一个热传递的过程,目的是将CPU产生的热量带到其它介质上,将CPU温度控制在一个稳定范围之内。根据我们生活的环境,CPU的热量最终是要发散到空气当中。而在这之间的热传递过程,就是散热器所要扮演的角色了。
所有的散热器都以热传导、热对流为主要方式进行散热,还没有听说能以热辐射为主要方式对芯片进行降温的产品。根据热传导、热对流手段的不同,可以将散热器产品分为主动与被动两种方式。主动的含义是,有与发热体无关的能源参与进行强制散热,比如风扇、液冷中的水泵,相变制冷中的压缩机,这些散热手段的普遍特点是效率高,但同时也需要其它能源的辅助。与之相反,被动的意思就好理解了,就是仅依靠发热体或散热片的自行发散来进行降温。
在本专题中,我们所介绍的产品全部为主动式散热器,产品类型包括有:风冷、液冷、干冰、液氮与压缩机制冷。以下分别详细介绍。
2风冷散热编辑
由于实现成本低廉,使用风扇进行风冷散热是我们生活中最为常见的散热技术。由于这种方法制造相对简单,只需要使用风扇带走散热器所吸收的热量。而且现在购买的价格相对较低,安装简单等优点。一个高风量的风扇+高导热效率材料的散热片就能够组成一个性能不错的CPU风冷散热器,是现在人们最为常用的方法。
传统风冷散热器的基本结构,分为风扇、扣具、散热片(鳍片部分)、散热片(底板部分)这四大部分。其中,散热片的技术是最重要的,要涉及到材料、工艺、结构等等方面,也是我们要重点讨论的部分。风扇的性能也不可忽视,包括了风量、风压、噪音、使用寿命等要素。最后,我们还要分析扣具的类型。
3液氮散热编辑
提起液氮制冷超频,很多人可能会倒吸一口凉气,觉得这种做法太过夸张,似乎是遥不可及的事情。其实则不然,这要明白其中缘由、胆大心细,谁都可以的!
液氮制冷的核心部件就是蒸发皿,其作用就是陈放液氮,吸收CPU发出的热量使得液氮沸腾,液氮气化之时吸收大量的热量,能够迅速地将蒸发皿温度降至零下100℃左右!
由于液氮气化时吸热非常快,因此空气中的水蒸气将会凝结在铜管表面,所以必须在外面套一层绝缘橡胶材料,这种材料还必须要有保温作用,以防止液氮产生的“冷能”浪费,在超频过程中节省液氮用量!
容器底部的铜底做成了蜂窝状,显然是为了增加液氮和铜块的接触面积,这样能够加速液氮的沸腾,达到迅速制冷的目的。
底座部分的防护工作也不容忽视,CPU附近的温度非常低,所以尽可能不让他与空气接触,防止冷凝产生的露水滴落在主板上产生悲剧事故!
可能有些人觉得比较纳闷,这个蒸发皿就相当于一个散热器,那么散热器为什么没有扣具呢?是用液氮超频自然在开放环境下进行,这样的话只要将蒸发皿立在CPU上面就可以了,导热硅脂都不需要(好像还没有能禁受住-100℃低温的导热硅脂),铜管自身的重量就能够很好的传热了。
橡胶外套的保温作用在实际操作中也是非常方便,当有需要移动容器的时候,手指就不会被冻伤了。
液氮制冷当然少不了液氮,其实液氮并不是什么新鲜玩意,工业用纯度较低的液氮价格也是很便宜了,这么大一桶也只要几十块钱,一般来说这一桶可以连续使用好几个小时,足够将CPU性能榨干。
使用保温杯添加液氮是最合适不过了。云雾瞭绕中,CPU恍然置入仙境!
液氮超低温的优势就在于可以给CPU加高压,“高压之下必有勇夫”,CPU/GPU的散热完全不用担心,因此可以尝试平时不敢奢想的高压,在高压下就能冲击更高频率。即便是普通状况下被定义为“不好超”的CPU,在液氮的推动下也能爆发出惊人的威力[1]!
材料选取
在散热片材料的选取上,主要考虑以下三方面的:
1.导热性能好——导热性是一个比较笼统的说法,包括了热传导系数、比热等等概念。相对其它固体材料,金属的导热性决定了它更适合用于散热器制造;比如铜的导热快,铝的散热快等,这都是有金属本身的特性决定的。
2.易于加工——延展性好,高温相对稳定,可采用各种加工工艺;
3.易获取——虽然金属也属不可再生资源,但供货量大,不需特殊工序,价格也相对低廉;
依据以上三点,就确定了散热片所用材料类型。上文在介绍热传导系数与比热值的时候,已经说明了这些问题。但在材料选取的时候,除了要综合考虑导热参数的高低以外,还需要兼顾到材料的机械性能与价格。
热传导系数很高的金、银,由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用;铁则由于热传导率过低,无法满足高热密度场合的性能需要,不适合用于制作计算机空冷散热片。铜的热传导系数同样很高,可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件,在计算机相关散热片中使用较少,但近两年随着对散热设备性能要求的提高,越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料。铝作为地壳中含量最高的金属,因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐;但由于纯铝硬度较小,在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金,借此获得许多纯铝所不具备的特性,而成为了散热片加工材料的理想选择。
各种铝合金材料根据不同的需要,通过调整配方材料的成分与比例,可以获得各种不同的特性,适合于不同的成形、加工方式,应用于不同的领域。热传导系数表中列出的5种不同铝合金中:AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性,适合于挤压成形工艺,在散热片加工中被广为采用。ADC12适合于压铸成形,但热传导系数较低,因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替,可惜加工机械性能方面不及ADC12。AA1050则具有较好的延展性,适合于冲压工艺,多用于制造细薄的鳍片。
散热片的制造材料是影响效能的重要因素,选择时必须加以注意!当前绝大多数的低端CPU散热器都是采用铝合金,原因自然是材料及制造成本低廉,性能难免会受到一定的限制;中高端散热器为了适应发热设备功率的不断提升,增强散热性能,则会在散热片中不同程度的采用铜作为吸热部件或散热鳍片。当然,采用具有较强导热能力的材料只是制造高效能散热片的基础,散热片的材质并不能决定其整体性能,提高散热片性能的真正精髓还是在于产品设计。
结构设计
散热片的设计是散热片效能最重要的决定因素,也是集中体现各散热器厂家技术实力差距的地方。从散热的过程来看,一般分为吸热、导热、散热三个步骤。热量从CPU中产生,散热器与CPU接触端要及时吸取热量,之后传递到散热片上或其它介质当中,最后再将热量发散至环境当中。因此,散热器设计就要从这三个步骤入手,分别将吸热、导热、散热的性能提升,才能获得较好的整体散热效果。以下我们也以这三步来分析散热器结构设计的特点与影响散热性能的因素。
吸热设计
散热片的吸热效果主要取决于散热片与发热物体接触部分的吸热底设计。性能优秀的散热片,其吸热底应满足四个要求:吸热快、储热多、热阻小、去热快。
1.吸热快,即吸热底与发热设备间热阻小,可以迅速的吸收其产生的热量。
为了达到这种效果,就要求吸热底与发热设备结合尽量紧密,令金属材料与发热设备直接接触,最好能够不留任何空隙。
2.储热多,即在去热不良的状态下,可以吸收较多的热量而自身温度升高较少。
提出此要求的目的是为了应付发热设备功率突然提升,或风扇停转等散热器性能突然丧失的状况。众所周知,CPU、显示核心等高速半导体芯片在满负荷工作时所产生的热量较闲置状态下大幅增加;散热器失效时,发热设备所产生的热量无法及时散失,情况更是危险。此类状况中,如果散热片吸热底没有一定的储热能力作为热量的缓冲,散热片与发热设备本身的温度都会迅速升高,轻则由于温度的迅速变化加快设备老化,重则未能及时发动过温保护机制导致设备烧毁。因此,散热片的储热能力就是其抑制发热设备温度激增的能力,对散热效果并没有直接的影响。
3.热阻小,即传导相同功率热量时,吸热底与发热设备及鳍片两个介面间的温差小。
散热片的整体热阻就是由与发热设备的接触面开始逐层累计而来,吸热底内部的热传导阻抗是其中不可忽视的一部分。由于计算机风冷散热器所针对的发热设备通常体积较小,为了将吸收的热量有效地传导到尽量多的鳍片上,因此还需要吸热底有较好的横向热传导能力。
4.去热快,即能够将从发热设备吸收的热量迅速的传导到鳍片部分,进而散失。
吸热底与鳍片部分间的结合情况,即结合面积与热传导的介面阻抗,对能否达成此要求起着决定性的作用。
采取措施
既然已经提出要求,在设计方面应该采取哪些措施来满足它们呢?
1.提高与CPU接触面的平整度。为了提升吸热能力,希望散热片与发热设备紧密结合,不留任何空隙,可惜这是无法实现的。因此,应采用具有较低热阻及较佳适应性的材料填充其中的空隙,这便是导热膏的用武之地。但导热膏的热阻始终要高于加工散热片的金属材料,要想根本上提高散热片吸热底的吸热能力,就必须提高其底面平整度。平整度是通过表面最大落差高度来衡量的,通常散热片的底部稍经处理即可达到0.1mm以下,采用铣床或多道拉丝处理可以达到0.03mm,而CNC铣床或研磨则可以达到更好的效果,我们将在后文进行具体介绍。总之,散热片的吸热底越平整,越有利于热量吸收,但由于无法做到完美,涂抹导热膏成为了安装散热器的必须步骤。
2.材料的比热容要高。前文中已经介绍了比热容的概念,从中可以得知:令1千克的铜温度升高1℃需要吸收93卡的热量,而令千克铝温度升高1℃则需要吸收217卡的热量。那么是否采用铝质吸热底的散热片可以获得更好的储热效果呢?并非如此!因为具体物体的储热能力还决定于其质量,具体到散热片的吸热底,相同体积下,就决定于材质密度——铜的密度为8933 kg/m^3,铝的密度为2702 kg/m^3。不妨依下述公式计算一下铜与铝的体积比热容:
Cv=ρ x Cm
铜的体积比热容=8933 kg/m^3 x 93kl/kg*°C≈0.83 x 10^6 kl/ m^3*K
铝的体积比热容=2702 kg/m^3 x 217kl/kg*°C≈0.58 x 10^6 kl/ m^3*K
结果很清楚了,相同体积的铜与铝材(包括各种铝合金),发生相同的温度变化时,铜可以比铝多吸收约40%的热量,即可以更好的抑制发热设备温度的激增。这正是中高端散热器即便不采用全铜设计,也要采用铜铝结合的吸热底设计的原因。
除了材质上选择具有更高“体积比热容”的材料外,还可以在吸热底的形状设计上进行发挥——保持吸热底厚度不变,增大底面积,或者保持底面积不变,增加吸热底的厚度,都 可以增大吸热底体积,进而提高热容量。
材料的热传导系数要高。要降低吸热底内部热阻,采用热传导系数更高的铜的确是比铝合金更好的选择,也正是许多中高端散热器所采用的方法。确定了吸热底的材质,还可以通过调整吸热底的形状设计改变其热阻。此时,就面临着吸热底纵向与横向热阻的平衡问题。
根据热传导的基本常识——截面积越大,热阻越小,厚度越大,热阻越大。具体到吸热底的形状设计——面积越大,厚度越薄,纵向热阻越小;相反,厚度越厚,横向热阻越小,鳍片的有效连接面积越大。纵向与横向热阻分别对吸热底的形状提出了互相矛盾的要求,这就需要设计者在其中作出权衡,选择合适的面积、厚度与形状,令纵向与横向热阻都可达到要求,如果没能寻找到合适的平衡点,则可能出现一些对导热甚至散热片整体性能造成严重不利影响的情况:
厚度大,面积小——横向热阻小,可有效利用连接其上的鳍片,但纵向热阻大,增加了散热片的整体热阻,不利于整体性能提高。[2]
4水冷散热编辑
系统组成
水冷系统一般由以下几部分构成:热交换器、循环系统、水箱、水泵和水,根据需要还可以增加散热结构。而水因为其物理属性,导热性并不比金属好(风扇制冷通过金属导热),但是,流动的水就会有极好的导热性,也就是说,水冷散热器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关.而且水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力.相当于风冷系统的5倍,导致的直接好处就是CPU工作温度曲线非常平缓。比如,使用风冷散热器的系统在运行CPU负载较大的程序时会在短时间内出现温度热尖峰,或有可能超出CPU警戒温度,而水冷散热系统则由于热容量大,热波动相对要小得多。
分类
按原理分
从水冷散热原理来看,可以分为主动式水冷和被动式水冷两大类。主动式水冷除了在具备水冷散热器全部配件外,另外还需要安装散热风扇来辅助散热,这样能够使散热效果得到不小的提升,这一水冷方式适合发烧DIY超频玩家使用。被动式水冷则不安装任何散热风扇,只靠水冷散热器本身来进行散热,最多是增加一些散热片来辅助散热,该水冷方式比主动式水冷效果差一些,但可以做到完全静音效果,适合主流DIY超频用户采用。
按方式分
从水冷的安装方式来看,又可以分为内置水冷和外置水冷两种。对于内置水冷而言,主要由散热器、水管、水泵、足够的水源组成,这就注定了大部分水冷散热系统“体积”较大,而且要求机箱内部空间足够宽余。外置水冷散热器方面,由于其散热水箱以及水泵等工作元件全部安排在机箱之外,不仅减少了机箱内空间的占用,而且能够获得更好的散热效果。
国内发展
说到CPU水冷那还要追溯到上个世纪,早在1998、1999年左右台湾就开始流行CPU水冷散热了,DIY利用自己的条件制作出各式各样的水冷系 CPU水冷统,但大多以开放式结构为主,在DIY看来,当时的CPU就已经是“发热量巨大”的怪物了。
大陆水冷制作相对要晚些,也大多集中在个人的制作水平上,曾经出现像杭州中裕的CoolMax等数款个人制作并销售的水冷产品,其中CoolMax水冷已经具备像样的包装和配套件,在宣传上也曾经有过动作,但由于市场响应有限,这些产品犹如过眼云烟,没有多长时间就从市场上彻底消失了。
到2003年,水冷又开始在大陆市场上活跃起来,其中以正规厂家中的澳柯玛和个人制作中的水冷王为主流,从市场推广和论坛宣传两个方面展开了水冷制作的新篇章。
新一代水冷与旧水冷相比原理并没有变化,但制作工艺却大幅度提升,大多注重全密闭式的设计,而且内地与港台个人DIY作品间的差别也越来越少,这与互联网的推广不无关系,上个世纪的水冷主要集中在少数能上网的发烧友中,随着网络的普及,越来越多的能人义士纷纷出现,行业范围远远跨越了电脑及其相关行业,精通于金属加工的朋友不胜枚举,制作这种水冷散热器更加方便,而且更加美观、实用、可靠,此外,越来越多的喜欢水冷的朋友可以在各个论坛中各抒己见,这样也推动了水冷工艺的进步,显然是互联网促进了水冷产品的进步,同时也为产品的推广奠定了基础。
随着显卡技术的快速发展,显卡上的GPU已经能够发出与CPU相当的热量,因此水冷已经不再局限在CPU了,显卡、北桥、硬盘的水冷也不断涌出,彻底让大家进入水冷的新世界[3]。
发展现状
大陆水冷产品与台湾、国外产品之间的差距
大陆水冷产品虽然进步很快,但仍然只处于可以让人基本能够接受的程度,其最关键的因素是价格合适,一般在100~500元之间,并不比高端的风冷散热器贵,而效果通常却是最贵的风冷所无法比拟的,但产品在加工的精细程度、配套的合理性和保护的安全性等方面与韩美等国外正规厂家的产品还有明显的差距,当然这与国内市场的局限性有关,毕竟液冷系统还没有形成气候,再加上玩超频的也只是众多电脑用户中极少的一部分,需求还远没有达到规模化生产的地步,所以产品的价格不会有太大的变化。
5本本散热编辑
笔记本的散热问题,一直是各产家最头疼,最想解决的问题。而INTEL推出的迅驰2也正是为了解决此类问题而推出的。由此可见,如何使我们的爱本更好的散热,可不是一个小问题。下面我就给大家介绍几种使笔记本散热的方法。
1 使用周边环境散热
笔记本的使用环境,对笔记本散热也有很大影响。尤其是在炎热的夏天,笔记本的发热量自然要更大一些,因此我们需要到尽量在凉爽的地方使用笔记本,比如打开空调,使屋内温度降低,如果不舍得,怎么样也要开个电扇吧,要不咱自己也受不了何况是电脑呢,有很多人独自买笔记本散热底座,为了给自己的电脑降降温,人们可是花费了不少经历。
在冬天里使用笔记本发热会相对小一些,但是我们也要注意通风,使空气流动也有助于笔记本的散热。
2 使用相应软件来散热
Speed Step技术是Intel专门为笔记本电脑处理器设计的一项省电技术。简单的说,他能使处理器在使用电池的状态下自动降低时钟频率和核心电压,从而达到省电的目的。AMD的PowerNow技术是所有基于AMD移动处理器的笔记本电脑支持的一种创新解决方案,允许系统自动调节CPU的运行速度,电压等相关设置以配合用户的需求可以有效地延长笔记本电脑的电池使用时间,减少处理器在正常工作条件下散发的热量。
其他的软件还有Everest Ultimate 4.0,MobileMeter(不支持Windows VISTA),Notebook Hardware Control 2.0也都是不错的选择,这三个软件均可以实时检测笔记本CPU频率/温度,硬盘工作温度,Everest和MobileMeter还可以检测主板温度。因为温度测量数据来源于主板EC_BIOS提供的ACPI接口,不是所有主板都完整的设计了符合ACPI的测温系统,所以不是所有型号的笔记本电脑都能够报告出全部的CPU,主板,显卡,硬盘温度,这属于笔记本主板设计不同,是正常现象。
3 使用底座来散热
笔记本电脑散热底座主要有两种:一种是塑料制成的水垫,另一种是装有散热风扇的底座。
水垫
采用塑料制造的水垫是一种效果很好而且成本比较低廉的散热工具,这种水垫有很多品牌和尺寸,很多水垫是用几个矩形将水隔离开,以使笔记本电脑在其上工作相对稳定,水垫置于笔记本电脑底部后对电脑的降温效果非常明显。
散热底座
装有散热风扇的底垫相对价格会高些,一般是由金属外壳加上内置2~4个风扇构成,底座供电主要通过笔记本电脑 USB 口或外置电源,有的产品还具有扩展输出多个 USB 口的功能,散热效果非常明显。
相比之下,水垫在使用上略有不便,使用笔记本电脑时会产生轻微位移。
4 使用自制设备散热
但是由于我们出去工作一般并不会随身携带底座,这时我们可以利用周围的设备来随时制作一个简易底座,来为我们的爱本提供通风效果。
我一般出去工作都会随身携带一些工具,比如笔呀,改锥呀等等。找两个一样大小的笔或改锥放在底部的两边,会有助于底部的通风。[4]
6选购技巧编辑
恐怖的发热量是PC电脑的致命杀手,虽然科学家们在不断的降低着各种硬件的功耗,但到目前为止,还没有一台电脑能够脱离散热器的束缚。虽然,有很多优秀的散热器,可以很好的解决电脑发热问题,但刚接触电脑,又或者是对电脑接触不深的朋友,解决散热问题确实不是轻松的事,这其中的重点又主要以CPU散热最令人头痛。做为电脑的重要配件产品,CPU产生的热量是相当可怕的,虽然有很多低功耗的产品,但无一不是在放弃一些性能的基本上产生的,这种舍弃性能的做法并没有得到用户的认同,大部分用户在选择处理器时,还将以性能为重。
Intel奔腾D系列双核处理器已经全面普及,奔腾4更是步入了低端,这些产品虽然性能比较强劲,便动辄上百瓦的功耗,发热量仍然不可小视。虽然,AMD的产品发热量控制比较出色,但也有着65W的功耗,由于AMD处理器有着不错的超频性能,购买的用户基本上都会进行超频,超频之后的功耗会大大提高,而发热量也随之在幅度的提高。
一般来说,大家在新购一台机器的时候,散热器都已经配套了:盒装处理器有散热风扇附送(除非你另买),显卡自带风扇,一些发热较多的主板在北桥芯片加上散热片以及风扇等等。如果你不对系统进行超频,相信这些散热器也足以满足电脑的散热需求,你也便不会考虑散热器的购买问题。一旦散热器出现了问题,那么我们该从哪些方面来入手选购一款不错的产品呢?
按需选购 切误盲目攀高
散热器之间的价格差异很大,最便宜的仅仅十几元,最贵的可能达到数百元,考虑到直接影响着CPU寿命的问题,这里多花一点钱也是值得的,但是,并不是价格越贵就一定越好。在普通用户的消费观念看来,一等价钱一等货,散热器的价格越高,它的质量和性能也应该比其他类型的产品要好,其实并不如此。
一般,散热器可拆分为两部分:散热片和散热风扇。按材质来分散热片主要为铝制和铜制两种,由于铝的成本比较低,所以产品售价也相对要低,选购的人自然也比较多。而铜制的散热片,虽然价格相对较高,但是由于其导热性能佳,结合小功率的散热风扇便可实现较好的散热效果。当然,价格昂贵也并非每个用户所能接受的。而铝制的散热片,由于导热性能不如铜,使用同样的处理器要达到同样的散热效果,其配合的散热风扇就必需增大功率,如此一来噪音也必定有所增大。因此,在权衡散热效果和噪音大小利害关系之下,一些商家采用了折中的办法—在铝散热器与处理器接触部分塞铜,既可加快处理器热量的散发,又能使得产品成本降低。因此,这种产品受到用户关注的程度最高。
价格昂贵的散热器,除了采用了较好的材质以外,其昂贵的价值可能会体现在散热器的品牌知名度高以及需求量大或者是拥有其他辅助功能等方面上,如果高价是由这些原因引起的,那么购买回来的产品不见得所有功能都适用于所有消费者的电脑。
另外散热效果的好坏,不仅仅只与散热器有关,还与散热器是否能与CPU协调配合有关。从这个意义上来看的话,如果高价散热器不能与自己电脑中的CPU有效进行配合,不但不会达到理想的散热效果,严重的话还有可能损坏CPU。所以大家在购买前应该详细了解与多加比较,市场上仍有许多“便宜又好使”的散热器。一般而言,如果你使用的是主流的双核奔腾4/D或AMD单/双核速龙处理器,那么强烈建议你购买一款采用铝塞铜的产品当然如果你还准备对处理器超频,那么一款纯铜的散热器则是你最好的搭配。如果你的处理器是一赛扬D或是闪龙,且并没有超频的打算,一款铝制的散热器便能很好的满足你的需求,且价格比较便宜。
散热片并非越大越好
由于CPU工作时产生的热量是通过传导到散热片,再经风扇带来的冷空气吹拂而把散热片的热量带走的,而风扇所能传导的热量多少与散热片的面积大小有关,一般来说,散热片与空气的接触面积越大,风扇的散热效果就越好。这便在广大消费者的脑子产生了“个头大的散热器,散热效果一定会更好”这种错误的观点。其实对于散热效能有影响的是散热器的表面积,而不是纯粹的体积。在机箱内有足够的剩余空间的情况下,大个头的散热片的确有着很强的优势,但如果计算机的机箱本来散热空间就不大,在没有足够剩余空间的话,面积很大的散热片就很难安装到机箱中,即使勉强能安装到机箱中,太大的接触面积也会阻挡散热片周围的热空气很快散去,从而导致机箱内部的整体温度过高,以致于影响整个电脑的运行性能。
此外,选购一款散热器的时候,散热鳍片方面的问题也需细斟酌。一般来说,鳍片求多求大,但不求密,但有些人会更喜欢那些铜制的、鳍片很薄很密的散热片,因为这类散热片散热能力确实很好,对风扇要求低。不过由于这类散热片鳍片间距极小,很容易被积尘淤满,反倒影响了散热效果,故此除非用户的电脑使用环境极少灰尘,否则其产生的后果未必如你所愿了。另一方面,鳍片密的散热器,清洗起来也比较麻烦。[5]
没听说过电脑有单式散热和复式散热