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ファインセラミックスは、最先端技術の進歩発展を支える高機能材料です。

熱とファインセラミックス②

熱膨張しにくい「熱膨張」

物質は熱くなると長さや体積が少しずつ大きくなります。この現象を「熱膨張」といい、材料によって伸びる長さは異なります。温度が1℃上がったときにどれだけ伸びるかを調べたのが熱膨張係数です。ファインセラミックスは、ステンレス鋼と比べると熱膨張係数が半分以下と小さな物質です。

解説

熱膨張率

温度変化に対して物質が膨張する割合を熱膨張率といいます。ファインセラミックスは熱膨張率が小さく、温度変化に対する変形量が金属に比べ少ないのが特長です。熱膨張率は、構成する原子間の結合の強さに依存します。ダイヤモンドや炭化ケイ素、窒化ケイ素などの共有結合材料は原子間の結合力が強く熱膨張率が小さい材料です。一方、ステンレス鋼などは、ファインセラミックスに比べ結合力が弱く、熱膨張率が大きい傾向にあります。

平均熱膨張率のグラフ
図:熱膨張係数のグラフ ファインセラミックス・ジルコニア10.5×10-6/℃、アルミナ7.2×10-6/℃、炭化ケイ素4.4×10-6/℃、窒化ケイ素2.6×10-6/℃、 金属・ステンレス鋼18.0×10-6/℃、超硬合金5.5×10-6/℃ 一般の金属に比べ、ファインセラミックスは熱膨張率が小さく、温度の上下に対して寸法変化が小さい。 (測定方法/JIS R1618-1994)

※グラフ値の引用については「グラフ値の引用について」よりご確認ください。

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