열팽창 계수: 금속, 합금 및 일반 재료
그림 1. 주기율표 [1]
금속 및 합금의 열팽창 계수
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금속 |
열팽창 |
|
해군 황동 |
11.2 |
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3 |
|
|
13.1 |
|
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알루미늄 청동 |
9.0 |
|
안티몬 |
5 |
|
바륨 |
11.4 |
|
6.7 |
|
|
베릴륨 구리 |
9.3 |
|
7.2 |
|
|
황동 |
10.4 |
|
청동 |
10 |
|
칼슘 |
12.4 |
|
주철, 회색 |
5.8 |
|
주강, 3% C |
7.0 |
|
2.9 |
|
|
3.3 |
|
|
6.7 |
|
|
9.8 |
|
|
구리 베이스 합금 - 망간 청동 |
11.8 |
|
구리-베이스 합금 - 니켈-은 |
9.0 |
|
큐프로니켈 |
9.0 |
|
6.8 |
|
|
19.4 |
|
|
5 |
|
|
게르마늄 |
3.4 |
|
7.9 |
|
|
3.3 |
|
|
하스텔로이 C |
5.3 |
|
6.4 |
|
|
8.0 |
|
|
18.3 |
|
|
Invar |
0.67 |
|
3.3 |
|
|
철, 결절성 펄라이트 |
6.5 |
|
철, 순수 |
6.8 |
|
15.1 |
|
|
15.6 |
|
|
14 |
|
|
12 |
|
|
망간 청동 |
11.8 |
|
연강 |
5.9 |
|
3.0 |
|
|
모넬 |
7.8 |
|
5.3 |
|
|
7.2 |
|
|
니켈 가공 |
7.4 |
|
3.9 |
|
|
붉은 황동 |
10.4 |
|
오스뮴 |
2.8 |
|
5 |
|
|
플루토늄 |
19.84 |
|
칼륨 |
46 |
|
4.4 |
|
|
21 |
|
|
11 |
|
|
39 |
|
|
스테인리스 스틸 |
9.4 |
|
3.6 |
|
|
토륨 |
6.7 |
|
5.7 |
|
|
12.8 |
|
|
4.8 |
|
|
2.5 |
|
|
우라늄 |
7.4 |
|
4.4 |
|
|
14.6 |
|
|
19 |
|
|
3.2 |
일반적인 소재의 열팽창 계수
|
제품 |
온도 팽창 |
|
ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 열가소성 수지 |
72 - 108 |
|
ABS - 유리 섬유 강화 |
31 |
|
아세탈 - 유리 섬유 강화 |
39 |
|
아세탈 |
85 - 110 |
|
아크릴 |
68 - 75 |
|
Amber |
50 - 60 |
|
비소 |
4.7 |
|
베이클라이트, 표백 |
22 |
|
바륨 페라이트 |
10 |
|
벤조사이클로부텐 |
42 |
|
황동 |
18 - 19 |
|
벽돌 벽돌 |
5 |
|
청동 |
17.5 - 18 |
|
Caoutchouc |
66 - 69 |
|
주철 회색 |
10.8 |
|
셀룰로이드 |
100 |
|
셀룰로오스 아세테이트(CA) |
130 |
|
셀룰로오스 아세테이트 부티네이트(CAB) |
96 - 171 |
|
질산셀룰로오스(CN) |
80 - 120 |
|
염소화 폴리염화비닐(CPVC) |
63 - 66 |
|
크롬 |
6 - 7 |
|
점토 타일 구조 |
5.9 |
|
콘크리트 |
13 - 14 |
|
콘크리트 구조 |
9.8 |
|
에보나이트 |
70 |
|
에폭시 - 유리 섬유 강화 |
36 |
|
에폭시, 주조 수지 및 화합물, 비충진 |
45 - 65 |
|
에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA) |
205 |
|
에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) |
180 |
|
플루오로에틸렌 프로필렌(FEP) |
135 |
|
플루오르스파, CaF2 |
19.5 |
|
유리, 경질 |
5.9 |
|
유리, 플레이트 |
9.0 |
|
유리, 파이렉스 |
4.0 |
|
화강암 |
7.9 - 8.4 |
|
흑연, 순수(탄소) |
4 -8 |
|
건메탈 |
18 |
|
얼음, 0°C물 |
51 |
|
인코넬 |
11.5 - 12.6 |
|
석회암 |
8 |
|
Macor |
9.3 |
|
Marble |
5.5 - 14.1 |
|
벽돌, 벽돌 |
4.7 - 9.0 |
|
운모 |
3 |
|
모넬 금속 |
13.5 |
|
모르타르 |
7.3 - 13.5 |
|
나일론, 범용 |
50 - 90 |
|
나일론, 유리 섬유 강화 |
23 |
|
인청동 |
16.7 |
|
석고 |
17 |
|
플라스틱 |
40 - 120 |
|
폴리카보네이트 - 유리 섬유 강화 |
21.5 |
|
폴리에스테르 |
124 |
|
폴리에스테르 - 유리 섬유 강화 |
25 |
|
폴리에틸렌(PE) |
108 - 200 |
|
폴리에틸렌(PE) - 고분자량 |
108 |
|
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) |
59.4 |
|
폴리프로필렌(PP), 비충진 |
72 - 90 |
|
폴리프로필렌 - 유리 섬유 강화 |
32 |
|
폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) |
112 - 135 |
|
폴리염화비닐(PVC) |
54 - 110 |
|
도자기, 산업용 |
4 |
|
석영, 용융 |
0.55 |
|
석영, 광물 |
8 - 14 |
|
사암 |
11.6 |
|
사파이어 |
5.3 |
|
왁스 |
2 - 15 |
|
웨지우드 도자기 |
8.9 |
|
목재, 나뭇결에 (수직) 가로질러 |
30 |
|
목재, 전나무 |
3.7 |
|
목재, 나뭇결에 평행 |
3 |
|
목재, 소나무 |
5 |
참고: 대부분의 계수는 섭씨 25도(화씨 77도)에서 기록됩니다.
열팽창 계수: 자주 묻는 질문
1. 열팽창계수란 무엇인가요?
열팽창계수는 재료가 온도 변화를 받을 때 팽창하거나 수축하는 속도를 말합니다. 이는 온도 변화에 따른 재료의 크기 변화를 정량화합니다.
2. 열팽창계수는 어떻게 측정하나요?
열팽창 계수는 일반적으로 팽창계측법 또는 간섭계측법과 같은 방법을 통해 측정되며, 여기서 재료는 제어된 온도 변화에 노출되어 후속 치수 변화를 측정할 수 있습니다.
3. 열팽창 계수가 중요한 이유는 무엇인가요?
열팽창 계수를 이해하는 것은 다양한 산업, 특히 건설, 엔지니어링 및 재료 과학 분야에서 매우 중요합니다. 열팽창계수는 재료가 온도 변화에 어떻게 반응할지 예측하여 온도 변화에 노출된 애플리케이션에서 구조적 손상이나 고장을 방지하는 데 도움이 됩니다.
4. 모든 재료가 같은 비율로 팽창하거나 수축하나요?
아니요, 소재마다 다양한 열팽창 계수를 나타냅니다. 예를 들어, 금속은 일반적으로 세라믹이나 폴리머에 비해 더 높은 계수를 갖습니다. 이러한 차이점을 이해하는 것은 특정 애플리케이션에 맞는 소재를 선택하는 데 매우 중요합니다.
5. 열팽창은 구조물에 어떤 영향을 미치나요?
열팽창은 온도 변화로 인해 재료가 불균일하게 팽창하거나 수축할 때 구조물에 치수 변화를 일으켜 응력, 뒤틀림 또는 균열을 유발할 수 있습니다. 이러한 현상은 건축 및 엔지니어링 설계 시 반드시 고려해야 합니다.
6. 열팽창 계수를 제어할 수 있나요?
재료 고유의 열팽창 특성을 변경하기는 어렵지만, 엔지니어와 설계자는 설계 고려 사항, 재료 선택, 맞춤형 특성을 가진 복합 재료 사용을 통해 그 영향을 완화할 수 있습니다.
7. 열팽창은 항상 바람직하지 않나요?
열팽창은 일부 애플리케이션에서 문제를 일으킬 수 있지만, 다른 애플리케이션에서는 이점이 될 수도 있습니다. 예를 들어, 바이메탈 스트립은 다양한 열팽창 속도를 활용하여 온도계나 스위치 역할을 할 수 있습니다.
참조:
[1] 국립 생명공학 정보 센터(2024). 원소 주기율표. 검색된 날짜: 2024년 1월 8일, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/.
