Tvímetall: Skilgreining, Eiginleikar og Notkun

Bimetall er skilgreint sem hlutur sem samanstendur af tveimur ólíkum metlum sem eru sameinuð með冶金双金属是一种由两种不同金属通过冶金工艺结合在一起的物体。与合金（即两种或多种金属的混合物）不同，双金属由保留各自属性的不同金属层组成。双金属也可以称为双金属制品或双组分材料。 双金属的特点是具有两个不同的母金属区域，它们在机械和电气上作为一个整体工作。双金属的好处是可以充分利用每种金属的最佳特性于单一产品中。例如，双金属可以将一种金属的强度与另一种金属的耐腐蚀性结合起来，或者将一种金属的导电性与另一种金属的成本效益结合起来。 双金属广泛应用于各种行业和领域，如电力导体、电接触器、恒温器、温度计、保护装置、时钟、硬币、罐头、刀片等。在这篇文章中，我们将探讨双金属的工作原理、常见组合及其主要应用。 ### 双金属是如何工作的？ 双金属的工作原理基于这样一个事实：不同的金属具有不同的线性热膨胀系数（αL），这意味着它们在加热或冷却时以不同的速率膨胀或收缩。线性热膨胀系数定义为每度温度变化的长度变化率。 其中， - l 是物体的初始长度， - Δl 是长度的变化， - Δt 是温度的变化， - αL 的单位是每摄氏度。 双金属由两条具有不同线性热膨胀系数的金属条沿长度方向焊接而成。下图显示了正常温度下的双金属。 当加热时，两块金属条的长度膨胀不同。这导致双金属元件弯曲并形成一个弧形，使得具有较高线性热膨胀系数的金属位于弧形的外侧，而具有较低线性热膨胀系数的金属位于内侧，如下图所示。 当冷却时，双金属元件弯曲并形成一个弧形，使得具有较低线性热膨胀系数的金属位于弧形的外侧，而具有较高线性热膨胀系数的金属位于内侧，如下图所示。 上述现象可用于制造检测和测量温度变化的有用设备。 ### 常见的双金属组合有哪些？ 许多具有不同线性热膨胀系数的金属组合可以用来形成双金属。一些常用的双金属带组合如下： - 铁（高αL）和镍（低αL） - 黄铜（高αL）和钢（低αL） - 铜（高αL）和铁（低αL） - 康铜（高αL）和因瓦合金（低αL） ### 双金属的主要应用有哪些？ 双金属在各个领域有许多应用。以下是一些例子： #### 恒温器 双金属非常适用于制造自动开关电路以控制某些电器（如电加热器、电熨斗、冰箱、电烤箱等）温度的恒温器。在某些电路中，通过恒温器本身的电流会产生热量用于其操作。 典型的双金属恒温器操作如下图所示： 在作为恒温器的操作中，双金属的一端固定并连接到电源。另一端自由移动。一个电触点连接到双金属的自由端，随着其膨胀和弯曲而移动。 在常温下，这个移动触点与固定触点接触，如上图所示。当加热时，双金属条弯曲并断开与固定触点的接触，如下面的图所示。这根据其设计打开或关闭电路。 当再次冷却到常温时，双金属恢复到原来的形状，并根据其设计关闭或打开电路。 上图中的双金属是一条直线；然而，它可以制成螺旋形式（如下图所示）以增加其长度和灵敏度。 #### 温度计 双金属条可以用作直接指示型温度计。在温度计中，双金属条采用螺旋形式。 使用螺旋形式双金属条的典型温度计如下图所示： 该螺旋的一端连接到仪器的外壳，另一端连接到指针。 当加热时，螺旋的自由端移动，导致指针在刻度上偏转。 刻度标定为温度，因此指针的偏转直接指示刻度上的温度。 #### 保护装置 基于双金属恒温器的继电器用于检测电气设备中的过电流，以防止其损坏。通过电路或设备的电流通过加热线圈传递，从而加热双金属条。 由于加热，双金属条弯曲并操作跳闸电路以断开电气电路或设备的电源。 这种类型的保护装置的一个例子是断路器。 #### 时钟 机械钟系统对温度变化非常敏感，这会导致其操作出现误差。通过使用双金属条，可以在很大程度上补偿这些误差。 使用双金属条的典型时钟如下图所示： 调节速度的平衡轮有一个由两种不同线性热膨胀系数的金属制成的边缘。当加热时，边缘略微向内弯曲，减小直径并增加速度。当冷却时，边缘略微向外弯曲，增加直径并减慢速度。这补偿了由于温度变化引起的弹簧弹性变化。 #### 硬币 为了降低成本并防止人们将其熔化以获取金属价值，硬币通常由廉价金属覆盖更昂贵的金属制成。例如，美国一分钱从95%的铜改为95%的锌，表面有一层薄薄的铜镀层以保持外观。这使其成为一种三金属物体，具有三层不同金属。另一个例子是双金属硬币，它由两种不同金属制成的两个不同部分组成。例如，加拿大的两元硬币有一个由镀镍钢制成的外环和一个由铝青铜制成的内芯。 #### 罐头 锡罐由涂有锡的钢制成。锡通过在其表面形成氧化层来防止腐蚀。这使其成为另一种三金属物体，具有三层不同金属。另一种罐头是铝罐，它有一个铝制主体和一个带有拉环的铝合金盖。这使得更容易打开而不使用开罐器，但由于其混合金属而更难回收。 #### 刀片 带锯和往复锯的刀片通常采用双金属结构。齿由高速钢制成，通过各种方法（如电子束焊接或激光束焊接）与较软的高碳钢基材结合。这种结构使刀片具有比非双金属刀片更好的切割速度和耐用性的组合，因为每种金属的优点和缺点被应用在最佳位置：齿更硬（因此切割更好），但也更脆；同时，带身区域更软（会使齿变差），但也不那么脆，因此更能抵抗裂纹和断裂（这是在带身区域所期望的）。 双金属是由两种不同的金属通过冶金工艺结合在一起的物体。它们有两个保留各自属性但机械和电气上作为一个整体工作的不同金属区。双金属的工作原理基于母金属的不同线性热膨胀系数，这使得它们在加热或冷却时弯曲。双金属在各种领域有许多应用，如恒温器、温度计、保护装置、时钟、硬币、罐头、刀片等。 ### 结论 双金属是多功能且有用的产物，可以将每种金属的最佳特性结合在一个单一产品中。它们可以检测和测量温度变化，控制电路和设备，切割金属和其他材料，补偿机械系统的误差，降低成本并防止腐蚀等。双金属展示了冶金学如何为各种行业和应用创造创新解决方案。 声明：尊重原创，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。 【注意事项】 - 严格按照语种翻译要求的书写体进行翻译输出。 - 若是没有语种书写体要求，且存在多种书写体的语种，则按目标语种的书写体输出使用人数最多的字体输出，若是有字体差不多选择最为官方权威的标准书写体进行翻译输出。 - 禁止出现任何解释说明，只输出最终翻译结果。 - 必须完整翻译内容，完整输出译文，禁止省略、总结。 【输出规范】 - 输出仅为纯译文，无任何前缀、后缀、标点（除非原文自带）、解释或注释。 - 仅输出翻译结果，无任何前缀、后缀、解释、注释、思考过程或多余字符。 - 保持原文结构完整有序：换行、段落、列表、样式等必须100%保留。 - 语句通顺、术语准确、风格专业，符合电力科技行业语境。 - 严格遵守格式与结构，禁止输出任何与译文无关的任何字符，仅输出最终译文，严禁任何附加内容，严禁输出多余无关的字、字符，只输出译文不得加以描述。