Diephysikalisch-chemische EigenschaftenDer Begriff "Material" bezieht sich auf seine Eigenschaften, die durch physikalische und chemische Wirkungen auftreten und seine wesentlichen Eigenschaften bestimmen.Prozessleistung(oder technologische Leistung) bezieht sich auf die Anpassungsfähigkeit eines Materials an verschiedene Verarbeitungs- und Herstellungsmethoden, die die Herstellbarkeit und die Kosten der Produkte direkt beeinflussen.
Die physikalisch-chemischen Eigenschaften sind dem Material selbst eigen und unabhängig von der Verarbeitung.physikalische Eigenschaftenundchemische Eigenschaften.
Diese spiegeln die Reaktion des Materials auf physikalische Wirkungen (z. B. Kraft, Wärme, Licht, Elektrizität, Magnetismus) wider und dienen als Kerngrundlage für die Materialauswahl.
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Thermische Eigenschaften: Merkmale im Zusammenhang mit Temperaturänderungen
- Schmelzpunkt/Verfestigungspunkt: Die Temperatur, bei der ein Material von festem zu flüssigem übergeht (oder umgekehrt).mit einer Breite von mehr als 20 mm,.
- Wärmeleitfähigkeit: Die Fähigkeit des Materials, Wärme zu übertragen. Kupfer weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit (~401 W/ ((m·K)) auf und eignet sich für Wärmeverteilkomponenten;Wärmedämmstoff aus Baumwolle mit geringer Wärmeleitfähigkeit wird zur Wärmedämmung verwendet.
- Koeffizient der thermischen Ausdehnung: Die Dimensionsänderungsrate eines Materials bei Temperatur. Zum Beispiel müssen die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Metall übereinstimmen, um bei der Verpackung zu vermeiden, dass sie knacken.
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Elektrische Eigenschaften: Reaktion des Materials auf elektrischen Strom
- Widerstand: Messung der Leitfähigkeit des Materials (niedriger Widerstand für Leiter wie Kupfer, hoher Widerstand für Isolatoren wie Gummi, mittlerer Widerstand für Halbleiter wie Silizium).
- Dielektrische Konstante: Charakterisiert die Fähigkeit des Materials, elektrische Energie zu speichern, und dient zur Auswahl von Kondensatoren und Isoliermaterialien (z. B.Keramik hat eine hohe dielektrische Konstante und eignet sich für Hochfrequenzkondensatoren).
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Optische Eigenschaften: Die Wechselwirkung zwischen Material und Licht
- Lichtdurchlässigkeit: Anteil des durch das Material übertragenen Lichts (z. B. Glas hat eine Durchlässigkeit von > 80% für Fenster; Kunststofffolien haben eine verstellbare Durchlässigkeit für landwirtschaftliche Gewächshäuser).
- Reflexionsfähigkeit/Absorptionsfähigkeit: Spiegel haben eine hohe Reflexionsfähigkeit, während die Beschichtungen von Solarkollektoren eine hohe Absorptionsfähigkeit aufweisen, um die Effizienz der photoelektrischen Umwandlung zu verbessern.
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Magnetische Eigenschaften: Die Reaktion des Materials auf Magnetfelder
- Magnetische Typen: als ferromagnetisch (z. B. Eisen, Nickel, magnetisch anziehend), paramagnetisch (z. B. Aluminium, schwach anziehend) und diamagnetisch (z. B. Kupfer, schwach abstoßend) eingestuftmit einer Breite von mehr als 20 mm,.
Diese spiegeln die Stabilität des Materials in chemischen Umgebungen wider, d. h. seine Fähigkeit, Korrosion, Oxidation und chemische Reaktionen zu widerstehen.
- Korrosionsbeständigkeit: die Fähigkeit des Materials, der Erosion durch chemische Medien wie Säuren, Alkalien und Salzlösungen zu widerstehen (z. B. Edelstahl widersteht atmosphärischer Korrosion);Titanlegierungen widerstehen der Korrosion durch Meerwasser und werden in Schiffsbauteilen verwendet).
- Oxidationsbeständigkeit: Die Fähigkeit des Materials, einer Reaktion mit Sauerstoff bei hoher Temperatur oder Raumtemperatur zu widerstehen (z. B. widerstehen Superlegierungen der Oxidation in Motoren, um Oberflächenspalten zu verhindern).
- Chemische Stabilität: Das Material hat die Eigenschaft, nicht mit Kontaktstoffen zu reagieren (z. B. Polytetrafluorethylen, bekannt als "resistent gegen alle Chemikalien", wird als Auskleidung für chemische Rohrleitungen verwendet).
Prozessleistung bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, sich an Herstellungsprozesse anzupassen." und ist eine Schlüsselfaktor bei der Materialwahl in der industriellen Produktion.
Die beiden interagieren und bestimmen gemeinsam die Anwendungsszenarien des Materials:
- Die physikalisch-chemischen Eigenschaften definieren die Obergrenze der Prozessleistung: Zum Beispiel sind Materialien mit hohem Schmelzpunkt (z. B. Wolfram, Schmelzpunkt 3422°C) schwer zu gießen (die extrem hohe Temperaturen erfordern) und können nur durch Pulvermetallurgie verarbeitet werden;brüchige Materialien (e.z.B. Keramik) haben eine schlechte Verformungsleistung und können nur durch Sintern gebildet werden.
- Die Prozessleistung beeinflusst die Realisierung physikalisch-chemischer Eigenschaften: Zum Beispiel kann die Wärmebehandlung die innere Struktur eines Materials verändern und dadurch seine mechanischen Eigenschaften anpassen (z. B.mit leicht reduzierter Plastizität, nach dem Abkühlen und Härten); die Kühlgeschwindigkeit während des Gießens beeinflusst die Korngröße der Gießgesteine, was wiederum ihre Zugfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verändert.
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