Koeficient lineární roztažnosti žuly se obvykle pohybuje kolem 5,5–7,5 x 10⁶/℃. U různých druhů žuly se však koeficient roztažnosti může mírně lišit.
Žula má dobrou teplotní stabilitu, která se projevuje především v následujících aspektech:
Malá tepelná deformace: díky nízkému koeficientu roztažnosti je tepelná deformace žuly při změně teploty relativně malá. To umožňuje žulovým komponentům udržovat stabilnější velikost a tvar v různých teplotních prostředích, což přispívá k zajištění přesnosti přesných zařízení. Například u vysoce přesných měřicích přístrojů, při použití žuly jako podkladu nebo pracovního stolu, lze tepelnou deformaci regulovat v malém rozsahu, a to i při určitých výkyvech okolní teploty, aby byla zajištěna přesnost výsledků měření.
Dobrá odolnost vůči tepelným šokům: Žula dokáže odolat určitému stupni rychlých změn teploty bez zjevných trhlin nebo poškození. Je to proto, že má dobrou tepelnou vodivost a tepelnou kapacitu, což umožňuje rychlé a rovnoměrné přenášení tepla při změně teploty, čímž se snižuje koncentrace vnitřního tepelného napětí. Například v některých průmyslových výrobních prostředích, když se zařízení náhle spustí nebo zastaví, se teplota rychle změní a žulové komponenty se tomuto tepelnému šoku lépe přizpůsobí a zachovají si stabilitu svého výkonu.
Dobrá dlouhodobá stabilita: Po dlouhém období přirozeného stárnutí a geologického působení se vnitřní napětí žuly v podstatě uvolnilo a struktura je stabilní. Při dlouhodobém používání se i po opakovaných teplotních cyklech její vnitřní struktura snadno nemění a může si i nadále udržovat dobrou teplotní stabilitu, což poskytuje spolehlivou oporu pro vysoce přesná zařízení.
Ve srovnání s jinými běžnými materiály je tepelná stabilita žuly na vyšší úrovni. Následuje srovnání žuly s kovovými materiály, keramickými materiály a kompozitními materiály z hlediska tepelné stability:
Ve srovnání s kovovými materiály:
Koeficient tepelné roztažnosti běžných kovových materiálů je relativně velký. Například koeficient lineární roztažnosti běžné uhlíkové oceli je asi 10-12x10⁶/℃ a koeficient lineární roztažnosti hliníkové slitiny je asi 20-25x10⁶/℃, což je výrazně více než u žuly. To znamená, že při změně teploty se velikost kovového materiálu mění výrazněji a v důsledku tepelné roztažnosti a smršťování za studena snadno vzniká větší vnitřní napětí, což ovlivňuje jeho přesnost a stabilitu. Velikost žuly se při kolísání teploty mění méně, což umožňuje lépe zachovat původní tvar a přesnost. Tepelná vodivost kovových materiálů je obvykle vysoká a při rychlém ohřevu nebo ochlazování se teplo rychle vede, což vede k velkému teplotnímu rozdílu mezi vnitřkem a povrchem materiálu a následně k tepelnému namáhání. Naproti tomu tepelná vodivost žuly je nízká a vedení tepla je relativně pomalé, což může do určité míry zmírnit vznik tepelného namáhání a vykazovat lepší tepelnou stabilitu.
Ve srovnání s keramickými materiály:
Koeficient tepelné roztažnosti některých vysoce výkonných keramických materiálů může být velmi nízký, například keramika z nitridu křemíku, jejíž koeficient lineární roztažnosti je přibližně 2,5–3,5x10⁶/℃, což je méně než u žuly, a má určité výhody v tepelné stabilitě. Keramické materiály jsou však obvykle křehké, odolnost vůči tepelným šokům je relativně nízká a při prudkých změnách teploty snadno vznikají praskliny nebo dokonce trhliny. Přestože je koeficient tepelné roztažnosti žuly o něco vyšší než u některých speciálních keramických materiálů, má dobrou houževnatost a odolnost vůči tepelným šokům a odolává určitému stupni teplotních změn. V praktických aplikacích splňuje žula požadavky na tepelnou stabilitu ve většině prostředí s neextrémními změnami teplot a její komplexní výkon je vyváženější, přičemž náklady jsou relativně nízké.
Ve srovnání s kompozitními materiály:
Některé pokročilé kompozitní materiály mohou dosáhnout nízkého koeficientu tepelné roztažnosti a dobré tepelné stability díky rozumnému návrhu kombinace vláken a matrice. Například koeficient tepelné roztažnosti kompozitů vyztužených uhlíkovými vlákny lze upravit podle směru a obsahu vláken a v některých směrech může dosáhnout velmi nízkých hodnot. Proces přípravy kompozitních materiálů je však složitý a náklady jsou vysoké. Jako přírodní materiál žula nevyžaduje složitý proces přípravy a náklady jsou relativně nízké. I když v některých ukazatelích tepelné stability nemusí být tak dobrá jako některé špičkové kompozitní materiály, má výhody z hlediska nákladové stability, takže se široce používá v mnoha konvenčních aplikacích, které mají určité požadavky na tepelnou stabilitu. Ve kterých odvětvích se používají žulové komponenty, kde je teplotní stabilita klíčovým faktorem? Uveďte některá konkrétní zkušební data nebo případy tepelné stability žuly. Jaké jsou rozdíly mezi různými typy tepelné stability žuly?
Čas zveřejnění: 28. března 2025