Наука и техника Материалов

I ВВЕДЕНИЕ

Наука и техника Материалов, исследование материалов, неметаллических так же как металлических, и как они могут быть приспособлены и изготовлены, чтобы встретить{выполнить} потребности современной технологии. Используя лабораторные методы и инструменты исследования физики, химии, и металлургии, ученые находят новые способы использовать пластмассы, керамику, и другие неметаллы в заявлениях{применениях}, прежде сохраненных для металлов.

II НЕДАВНИЕ СОБЫТИЯ

Быстрое развитие полупроводников (см. Полупроводник) для промышленности электроники, начинающейся в начале 1960-ых, дало науке материалов ее первый главный стимул. Обнаружив, что неметаллические материалы, типа кремния могли быть сделаны провести электричество способами, которыми не могли металлы, ученые и инженеры изобрели способы вылепить тысячи крошечных интегральных схем (см. Интегральную схему) на маленьком чипе кремния. Это тогда позволяло миниатюризировать компоненты электронных устройств, типа компьютеров.

В конце 1980-ых, исследованию науки материалов давали возобновленный акцент с открытием керамики, которые показывают сверхпроводимость в более высоких температурах, чем металлы. Если температура, в которой эти новые материалы становятся суперпроводящими, может быть поднята достаточно высоко, новые заявления{применения}, включая поднимающиеся поезда и сверхбыстрые компьютеры, являются возможными.

Хотя последние события в науке материалов имели тенденцию сосредотачиваться на электрических свойствах, механические свойства имеют также главный, продолжая важность. Для авиационной промышленности, например, ученые развились, и испытание инженеров, неметаллические сложные материалы, которые легче, более сильны, и легче изготовить, чем алюминий и другие металлы в настоящее время имели обыкновение формировать внешнюю кожу самолета.

III МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

Инженеры должны знать, как твердые материалы отвечают на внешние силы, типа напряженности, сжатия, скрученности, изгиба, и стрижки{сдвига}. Твердые материалы отвечают на эти силы упругой деформацией (то есть, материал возвращается к его оригинальному{первоначальному} размеру и форме, когда внешняя сила снята{поднята}), постоянная деформация, или перелом. Зависимые временем эффекты внешних сил - ползают и усталость, которые определены ниже.

Напряженность - сила натяжения, которая действует в одном руководстве{направлении}; пример - сила в кабеле, держа{проводя} вес. Под напряженностью, материал обычно простирается, возвращаясь к его оригинальной{первоначальной} длине, если сила не превышает упругий предел материала (см. Эластичность). Под большими напряженными отношениями, материал не возвращается полностью к его оригинальному{первоначальному} условию{состоянию}, и под еще большими силами материальные разрывы.

Сжатие - уменьшение в объеме{томе}, который следует из заявления{применения} давления. Когда материал подвергнут изгибу, стрижке, или относящийся к скручиванию (скручивание), сила, и растяжимые и сжимающие силы одновременно работает. Когда прут согнут, например, одна сторона этого протянута и подвергнута напряженной силе, и другая сторона сжата.

Ползайте - медленно развитие, постоянная деформация, которая следует из устойчивой силы, действующей на материал. Материалы, подвергнутые высоким температурам особенно восприимчивы к этой деформации. Постепенное ослабление болтов, ослабевающие из кабелей длинного промежутка, и деформации компонентов машин{механизмов} и двигателей - все значимые примеры, ползают. Во многих случаях останавливается медленная деформация, потому что сила, вызывающая ползание устранена деформацией непосредственно. Ползайте расширенные{продленные} за долгое время, в конечном счете приводит к разрыву материала.

Усталость может быть определена как прогрессивный перелом. Это происходит{встречается}, когда механическая часть подвергнута повторному или циклическому напряжению, типа вибрации. Даже когда максимальное напряжение никогда не превышает упругий предел, отказ{неудача} материала может произойти{встретиться} даже после короткого времени. С небольшим количеством металлов, типа сплавов титана, усталости можно избежать, держа циклическую силу ниже определенного уровня. Никакая деформация не очевидна в течение усталости, но маленькие ограниченные трещины развиваются и размножаются через материал, пока остающаяся поперечная частная{секционная} область не может поддержать максимальное напряжение циклической силы. Знание растяжимого напряжения, упругих пределов, и сопротивления материалов, чтобы ползать и изнурять имеет основное{элементарное} значение в разработке. См. также Металлы.

Металлы

Я ВВЕДЕНИЕ

Металлы, группа химических элементов, которые показывают все или большинство следующих физических качеств: они тверды в обычных температурах; непрозрачный, кроме в чрезвычайно тонких фильмах; хорошие электрические и тепловые проводники (см. Проводника, Электрического); блестящий когда полируется; и имейте прозрачную структуру когда в твердом теле. Металлы и неметаллы отделены в периодической таблице диагональной линией элементов. Элементы налево от этой диагонали - металлы, и элементы направо - неметаллы. Элементы, которые составляют этот диагональный бор, кремний, германий, мышьяк, сурьму, теллур, polonium, и astatine-иметь и металлические и неметаллические свойства. Общие{обычные} металлические элементы включают следующее: алюминий, барий, бериллий, висмут, кадмий, кальций, церий, хром, кобальт, медь, золото, иридий, железо, лидерство, литий, магний, марганец, ртуть, молибден, никель, осмий, палладий, платина, калий, радий, розовое дерево{родий}, серебро, натрий, тантал, таллий, торий, олово, титан, вольфрам, уран, ванадий, и цинк. Металлические элементы могут объединиться друг с другом и с определенным другие элементы, или как составы, как решения, или как близкие смеси. Вещество{сущность}, составленное из двух или больше металлов, или вещества{сущности}, составленного из металлических и определенных неметаллов, типа углерода называют сплавами. Сплавы ртути с другими металлическими элементами известны как смеси.

В пределах общих пределов определения металла, свойства металлов изменяются широко. Большинство металлов является сероватым в цвете, но висмут является розоватым, медный красно, и золото желто. Немного металлов показывают больше чем один цвет, явление, названное{вызванное} pleochroism. Точки плавления металлов располагаются приблизительно от-39 ° C (приблизительно-38 ° F) для ртути к 3410 ° C (6170 ° F) для вольфрама. Осмий и иридий (удельная масса 22.6) - самые плотные металлы, и литий (удельная масса 0.53) наименее плотен. Большинство металлов кристаллизовало в кубической системе, но некоторые кристаллизовали в шестиугольных и четырёхугольных системах (см. Кристалл). Висмут имеет самую низкую электрическую проводимость металлических элементов, и серебра самое высокое в обычных температурах. (Для проводимости в низких температурах, см. Криогенику; Сверхпроводимость.) Проводимость большинства металлов может быть понижена, сплавляя. Все металлы расширяются когда нагрето и контракт когда охлаждено, но определенные сплавы, типа платиновых и иридиевых сплавов, имеют чрезвычайно низкие коэффициенты расширения.





II ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Металлы являются вообще очень сильными и стойкими к различным{другим} типам усилий. Хотя есть значительное изменение{разновидность} от одного металла до следующего, в общих металлах отмечены такими свойствами как твердость, сопротивление поверхностной деформации или трению; предел прочности, сопротивление поломке; эластичность, способность возвращаться к оригинальной{первоначальной} форме после деформации; податливость, способность, которая будет сформирована, стуча; сопротивление усталости, способность сопротивляться повторенным усилиям; и податливость, способность подвергнуться деформации без ломки{нарушения}. См. Науку и технику Материалов.

III ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Ряд Реактивности

Химики могут перечислить{внести в список} металлы согласно тому, как быстро они подвергаются химическим реакциям, типа горения{сжигания} или разложения на составляющие в кислотах. Результат называют рядом реактивности. Металл наверху ряда вообще реагирует более энергично чем те, которые являются ниже этого в ряду, и более реактивный металл может взять их место (или переместить{заместить} их) в различных составах или в решении. В некоторых реакциях, однако, типа реакций сокращения, полностью изменен заказ{порядок} реактивности.

Металлы типично имеют положительные валентности в большинстве их составов, что означает, что они имеют тенденцию жертвовать электроны атомам, к которым они подписывают обязательства. Кроме того, металлы имеют тенденцию формировать основные{элементарные} окиси. Типичные неметаллические элементы, типа азота, серы, и хлора, имеют отрицательные валентности в большинстве их значения составов, они имеют тенденцию принимать электроны - и формировать кислые окиси (см. Кислоты и Основания; Химическая Реакция).

Металлы типично имеют низкие потенциалы ионизации. Это означает, что металлы реагируют легко потерей электронов, чтобы сформировать положительные ионы, или катионы. Таким образом, металлы могут сформировать соли (хлориды, сульфиды, и карбонаты, например), служа сокращением агентов (электронные дарители{доноры}).

IV ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА

В ранних попытках объяснять электронные конфигурации металлов, ученые процитировали особенности{характеристики} высокой тепловой и электрической проводимости в поддержку теории, что металлы состоят из ионизированных атомов, в которых свободные электроны формируют гомогенное море отрицательного обвинения{нагрузки}. Электростатическая привлекательность между положительными металлическими ионами и свободно перемещающим и гомогенным морем электронов, как думали, была ответственной за облигации{оковы} между металлическими атомами. Свободное движение электронов было тогда проведено{поддержано}, чтобы быть ответственным за высокие тепловые и электрические проводимости. Основное возражение на эту теорию состояло в том, что металлы должны тогда иметь более высокие определенные высокие температуры, чем они.


Случайные файлы

Файл
145314.rtf
168082.rtf
157702.rtf
152785.rtf
19363-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.