熱膨張係数：金属、合金、一般材料
図1.周期表 [1］
金属と合金の熱膨張係数
|
金属 |
熱膨張 |
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アドミラルティ・ブラス |
11.2 |
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3 |
|
|
13.1 |
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青銅アルミニウム |
9.0 |
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アンチモン |
5 |
|
バリウム |
11.4 |
|
6.7 |
|
|
ベリリウム銅 |
9.3 |
|
7.2 |
|
|
真鍮 |
10.4 |
|
青銅 |
10 |
|
カルシウム |
12.4 |
|
鋳鉄、灰色 |
5.8 |
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鋳鋼、3% C |
7.0 |
|
2.9 |
|
|
3.3 |
|
|
6.7 |
|
|
9.8 |
|
|
銅基合金-マンガン青銅 |
11.8 |
|
銅基合金 - ニッケル-銀 |
9.0 |
|
銅ニッケル |
9.0 |
|
6.8 |
|
|
19.4 |
|
|
5 |
|
|
ゲルマニウム |
3.4 |
|
7.9 |
|
|
3.3 |
|
|
ハステロイC |
5.3 |
|
6.4 |
|
|
8.0 |
|
|
18.3 |
|
|
インバー |
0.67 |
|
3.3 |
|
|
鉄、ノジュラーパーライト |
6.5 |
|
鉄、純粋 |
6.8 |
|
15.1 |
|
|
15.6 |
|
|
14 |
|
|
12 |
|
|
マンガン青銅 |
11.8 |
|
軟鋼 |
5.9 |
|
3.0 |
|
|
モネル |
7.8 |
|
5.3 |
|
|
7.2 |
|
|
ニッケル錬 |
7.4 |
|
3.9 |
|
|
赤黄銅 |
10.4 |
|
オスミウム |
2.8 |
|
5 |
|
|
プルトニウム |
19.84 |
|
カリウム |
46 |
|
4.4 |
|
|
21 |
|
|
11 |
|
|
39 |
|
|
ステンレス鋼 |
9.4 |
|
3.6 |
|
|
トリウム |
6.7 |
|
5.7 |
|
|
12.8 |
|
|
4.8 |
|
|
2.5 |
|
|
ウラン |
7.4 |
|
4.4 |
|
|
14.6 |
|
|
19 |
|
|
3.2 |
一般的な材料の熱膨張係数
|
製品 |
温度膨張 |
|
ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）熱可塑性プラスチック |
72 - 108 |
|
ガラス繊維強化ABS |
31 |
|
アセタール - ガラス繊維強化 |
39 |
|
アセタール |
85 - 110 |
|
アクリル |
68 - 75 |
|
アンバー |
50 - 60 |
|
ヒ素 |
4.7 |
|
漂白ベークライト |
22 |
|
バリウムフェライト |
10 |
|
ベンゾシクロブテン |
42 |
|
真鍮 |
18 - 19 |
|
レンガ積み |
5 |
|
青銅 |
17.5 - 18 |
|
コーシュクー |
66 - 69 |
|
鋳鉄 灰色 |
10.8 |
|
セルロイド |
100 |
|
酢酸セルロース（CA） |
130 |
|
セルロースアセテートブチネート（CAB） |
96 - 171 |
|
硝酸セルロース（CN） |
80 - 120 |
|
塩素化ポリ塩化ビニル（CPVC） |
63 - 66 |
|
クロム |
6 - 7 |
|
粘土瓦構造 |
5.9 |
|
コンクリート |
13 - 14 |
|
コンクリート構造 |
9.8 |
|
エボナイト |
70 |
|
エポキシガラス繊維強化 |
36 |
|
エポキシ、キャスト樹脂およびコンパウンド、非強化 |
45 - 65 |
|
エチレンエチルアクリレート(EEA) |
205 |
|
エチレン酢酸ビニル（EVA） |
180 |
|
フルオロエチレンプロピレン（FEP） |
135 |
|
蛍石、CaF2 |
19.5 |
|
硬質ガラス |
5.9 |
|
板ガラス |
9.0 |
|
ガラス、パイレックス |
4.0 |
|
花崗岩 |
7.9 - 8.4 |
|
グラファイト、純カーボン |
4 -8 |
|
砲金 |
18 |
|
氷、0℃の水 |
51 |
|
インコネル |
11.5 - 12.6 |
|
石灰石 |
8 |
|
マコール |
9.3 |
|
大理石 |
5.5 - 14.1 |
|
石工、レンガ |
4.7 - 9.0 |
|
雲母 |
3 |
|
モネルメタル |
13.5 |
|
モルタル |
7.3 - 13.5 |
|
ナイロン、汎用 |
50 - 90 |
|
ナイロン、ガラス繊維強化 |
23 |
|
リン青銅 |
16.7 |
|
石膏 |
17 |
|
プラスチック |
40 - 120 |
|
ガラス繊維強化ポリカーボネート |
21.5 |
|
ポリエステル |
124 |
|
ポリエステル - ガラス繊維強化 |
25 |
|
ポリエチレン（PE） |
108 - 200 |
|
ポリエチレン（PE） - 高分子量 |
108 |
|
ポリエチレンテレフタレート（PET） |
59.4 |
|
ポリプロピレン（PP）、未充填 |
72 - 90 |
|
ポリプロピレン（ガラス繊維強化 |
32 |
|
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE） |
112 - 135 |
|
ポリ塩化ビニル（PVC） |
54 - 110 |
|
磁器、工業用 |
4 |
|
石英、溶融 |
0.55 |
|
石英、鉱物 |
8 - 14 |
|
砂岩 |
11.6 |
|
サファイア |
5.3 |
|
ワックス |
2 - 15 |
|
ウェッジウッド |
8.9 |
|
木目に対して横（垂直）の木材 |
30 |
|
木材、モミ |
3.7 |
|
木材、木目に平行 |
3 |
|
木材、パイン |
5 |
注：ほとんどの係数は摂氏25度（華氏77度）で記録されている。
熱膨張係数：よくある質問
1.熱膨張係数とは何ですか？
熱膨張係数とは、材料が温度変化により膨張または収縮する速度のことです。熱膨張係数は、温度変化に対する材料の大きさの変化を数値化したものです。
2.熱膨張係数はどのように測定されるのか？
熱膨張係数は、一般的にダイラトメトリーやインターフェロメトリーのような方法で測定されます。この方法では、材料を制御された温度変化にさらし、その後の寸法変化を測定することができます。
3.なぜ熱膨張係数が重要なのか？
熱膨張係数を理解することは、様々な業界、特に建築、工学、材料科学において非常に重要です。熱膨張係数は、材料が温度変化に対してどのように反応するかを予測するのに役立ち、温度変動にさらされる用途での構造的損傷や破損を防ぎます。
4.すべての材料は同じ速度で膨張または収縮するのか？
いいえ、材料によって熱膨張係数は異なります。例えば、一般的に金属はセラミックやポリマーに比べて高い熱膨張係数を示します。これらの違いを理解することは、特定の用途のための材料選択に不可欠です。
5.熱膨張は構造にどのような影響を与えるか？
熱膨張は、温度変化により材料が不均一に膨張または収縮すると、構造物の寸法変化を引き起こし、応力、反り、ひび割れにつながります。この現象は、建築やエンジニアリングの設計において考慮しなければなりません。
6.熱膨張係数は制御可能か？
材料固有の熱膨張特性を変えることは困難ですが、エンジニアや設計者は、設計上の考慮、材料の選択、特性を調整した複合材料の使用によって、その影響を緩和することができます。
7.熱膨張は常に望ましくないのか？
熱膨張が問題となる用途がある一方で、熱膨張が有益な場合もあります。例えば、バイメタル・ストリップは、異なる熱膨張率を利用して温度計やスイッチとして機能します。
参考文献
[1] National Center for Biotechnology Information (2024).元素周期表。https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/ から2024年1月8日取得。
