lämmönkestävyydessä

Lämmönkestävyys tarkoittaa materiaalin tai järjestelmän kykyä säilyttää toiminta, ominaisuudet ja rakenne korkeissa lämpötiloissa sekä lämpötilavaihteluissa. Se liittyy sekä suorituskykyyn kuumenettaessa että kestävyyteen hapettumista, termistä vanhenemista ja lujuuden muutoksia vastaan.

Lämmönkestävyyteen vaikuttavat sekä aineen ominaisuudet että käyttötarkoituksen suunnitteluratkaisut. Intrinsisiä tekijöitä ovat korkea sulamispiste tai hyvä terminen stabiliteetti, alhainen lämpölaajeneminen, sekä hapettumiskestävyys ja terminen kestävyys. Rakenteellisia tekijöitä ovat suojapinnoitteet, kerrosten liittävyys sekä kokonaisrakenteen kyky kestää termistärasitusta ja toistuvaa lämpötilavaihtelua.

Testaus ja standardit perustuvat sekä laboratorio- että kenttäolosuhteisiin. Lämmönkestävyyttä arvioidaan esimerkiksi termisen vanhenemisen, lämpötilan nopean vaihtelun (thermal cycling) sekä termogravimetrisen analyysin (TGA) ja differentiaalisen skannauskalorimetrin (DSC) avulla. Standardit ja testimenetelmät määrittelevät hyväksyttävät lämpötilat, kestoajat ja rasitustasot eri teollisuudenalakohtaisesti.

Esimerkkejä korkeaa lämpötilakestävyyttä vaativista materiaaleista ovat keraamit (kuten Al2O3, SiC, Si3N4), sekä korkeaa lämpötilan kestävyyttä tarjoavat metalliseokset ja hiilikuitu-/hiilimassakomposiitit. Myös pinnoitteet ja monikerroksiset ratkaisut voivat parantaa kestävyyttä hapettumista ja lämpöshäviötä vastaan.

Sovelluskohteita ovat elektroniikka, ilmailu ja avaruusteknologia, auto- ja energiateollisuus sekä rakennus- ja teollisuuskäyttö, missä lämpötilavaihtelut ja korkeat lämpötilat voivat vaikuttaa turvallisuuteen ja suorituskykyyn. Haasteita ovat lämpötilan nopeat muutokset, hapettuminen, terminen väsymys ja pitkän aikavälin vanheneminen.