De fysisch-chemische eigenschappen van een materiaal verwijzen naar de inherente kenmerken die het vertoont onder fysieke en chemische acties, die de essentiële kenmerken bepalen. De procesprestaties (of technologische prestaties) verwijzen naar het vermogen van een materiaal om zich aan te passen aan verschillende verwerkings- en fabricagemethoden, wat direct van invloed is op de maakbaarheid en de kosten van producten.
Fysisch-chemische eigenschappen zijn inherent aan het materiaal zelf en onafhankelijk van de verwerking. Ze worden voornamelijk onderverdeeld in fysische eigenschappen en chemische eigenschappen.
Deze weerspiegelen de reactie van het materiaal op fysieke acties (bijv. kracht, warmte, licht, elektriciteit, magnetisme) en dienen als een kernbasis voor materiaalkeuze.
-
Thermische eigenschappen: Eigenschappen gerelateerd aan temperatuurveranderingen
- Smeltpunt/stollingspunt: De temperatuur waarbij een materiaal overgaat van vast naar vloeibaar (of omgekeerd). Het smeltpunt van staal is bijvoorbeeld ongeveer 1538°C, wat het temperatuurbereik voor warm bewerken definieert.
- Warmtegeleidingsvermogen: Het vermogen van het materiaal om warmte over te dragen. Koper heeft een hoog warmtegeleidingsvermogen (~401 W/(m·K)) en is geschikt voor warmteafvoerende componenten; thermische isolatiekatoen heeft een laag warmtegeleidingsvermogen en wordt gebruikt voor warmte-isolatie.
- Thermische uitzettingscoëfficiënt: De mate van dimensionale verandering van een materiaal met temperatuur. De thermische uitzettingscoëfficiënten van glas en metaal moeten bijvoorbeeld overeenkomen om scheuren tijdens het verpakken te voorkomen.
-
Elektrische eigenschappen: De reactie van het materiaal op elektrische stroom
- Weerstand: Meet het geleidingsvermogen van het materiaal (lage weerstand voor geleiders zoals koper; hoge weerstand voor isolatoren zoals rubber; gemiddelde weerstand voor halfgeleiders zoals silicium).
- Diëlektrische constante: Kenmerkt het vermogen van het materiaal om elektrische energie op te slaan, gebruikt voor het selecteren van condensatoren en isolatiematerialen (bijv. keramiek heeft een hoge diëlektrische constante en is geschikt voor hoogfrequente condensatoren).
-
Optische eigenschappen: De interactie tussen het materiaal en licht
- Lichtdoorlatendheid: Het aandeel van het licht dat door het materiaal wordt doorgelaten (bijv. glas heeft een doorlatendheid >80% voor ramen; plastic folies hebben een instelbare doorlatendheid voor landbouwserres).
- Reflectie/absorptie: Spiegels hebben een hoge reflectie, terwijl coatings op zonnepanelen een hoge absorptie hebben om de foto-elektrische conversie-efficiëntie te verbeteren.
-
Magnetische eigenschappen: De reactie van het materiaal op magnetische velden
- Magnetische typen: Geclassificeerd als ferromagnetisch (bijv. ijzer, nikkel, aantrekkelijk door magneten), paramagnetisch (bijv. aluminium, zwak aantrekkelijk) en diamagnetisch (bijv. koper, zwak afstotend), gebruikt in motoren en magnetische opslagapparaten.
Deze weerspiegelen de stabiliteit van het materiaal in chemische omgevingen, d.w.z. het vermogen om corrosie, oxidatie en chemische reacties te weerstaan.
- Corrosiebestendigheid: Het vermogen van het materiaal om erosie door chemische media zoals zuren, logen en zoutoplossingen te weerstaan (bijv. roestvrij staal is bestand tegen atmosferische corrosie; titaniumlegeringen zijn bestand tegen corrosie door zeewater en worden gebruikt in scheepsonderdelen).
- Oxidatiebestendigheid: Het vermogen van het materiaal om reactie met zuurstof bij hoge of kamertemperaturen te weerstaan (bijv. superlegeringen zijn bestand tegen oxidatie in motoren om oppervlakteschilfering te voorkomen).
- Chemische stabiliteit: De eigenschap van het materiaal om niet te reageren met stoffen die ermee in contact komen (bijv. polytetrafluorethyleen, bekend als "bestand tegen alle chemicaliën", wordt gebruikt als voering voor chemische pijpleidingen).
Procesprestaties verwijzen naar het vermogen van een materiaal om zich aan te passen aan fabricageprocessen. Het bepaalt direct "of verwerking mogelijk is", "verwerkingsmoeilijkheid" en "opbrengstpercentage" en is een belangrijke overweging voor materiaalkeuze in industriële productie.
De twee interageren en bepalen gezamenlijk de toepassingsscenario's van het materiaal:
- Fysisch-chemische eigenschappen definiëren de bovengrens van procesprestaties: Materialen met een hoog smeltpunt (bijv. wolfraam, smeltpunt 3422°C) zijn bijvoorbeeld moeilijk te gieten (vereisen extreem hoge temperaturen) en kunnen alleen worden verwerkt via poedermetallurgie; brosse materialen (bijv. keramiek) hebben slechte vormverwerkingsprestaties en kunnen alleen worden gevormd via sinteren.
- Procesprestaties beïnvloeden de realisatie van fysisch-chemische eigenschappen: Warmtebehandeling kan bijvoorbeeld de interne structuur van een materiaal veranderen, waardoor de mechanische eigenschappen worden aangepast (bijv. 45 staal vertoont een verhoogde hardheid en sterkte, met een iets verminderde plasticiteit, na afschrikken en aanlopen); de afkoelsnelheid tijdens het gieten beïnvloedt de korrelgrootte van gietstukken, wat op zijn beurt hun treksterkte en corrosiebestendigheid verandert.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!