2. Свойства металлов.

Металлы характеризуются механическими, физическими и технологическими свойствами.

Физические свойства - определяют поведение материалов в тепловых, гравитационных, э/м, радиационных полях, (плотность, температура плавления, теплоемкость, электропроводность и др.)

Химические свойства - способность материалов вступать в химическое взаимодействие с другими веществами, сопротивляемость окислению, проникновению газов и других активных веществ (взаимодействие среды и металла - коррозия).

Технологические свойства - способность металлов и сплавов подвергаться горячей и холодной обработке.

Механические свойства - способность сопротивляться деформации и разрушению под воздействием различного рода нагрузок (статические, динамические и циклические).

Основные физико-химические свойства конструкторских материалов для применения в биологии и медицине.

К физико-химическим свойствам металлов относят цвет, плотность, температуру плавления, тепловое расширение, электропроводность, магнитные свойства, поглощение газов, коррозионную стойкость и др.

Физико-химические свойства оценивают удельным электрическим сопротивлением ρ, удельной электрической проницаемостью γ, температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления ТКρ, коэффициентом теплопроводности.

По плотности металлы разделяются на легкие и тяжелые.

К легким относят те металлы, плотность которых <5мг/м³ (Na).

К тяжелым относят подавляющее большинство металлов, используемых в технике (Fe, Cu, Ni, олово).

Удельное электрическое сопротивление для образцов правильной формы:

R – сопротивление образца, S – площадь поперечного сечения, l – длина образца. ρ – [Ом·м].

Чем выше частота поля, тем на меньшую глубину оно проникает в проводник. Это явление получило название поверхностного эффекта.

Величину обратную удельному электрическому сопротивлению называют удельной электрической проводимостью :

[1/Ом·м]

Удельное электрическое сопротивление металла зависит от температуры. Эта зависимость определяется температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления [1/град].

Δρ – элементарное приращение сопротивления проводника, соответствующее элементарному приращению температуры ΔТ.

Средний температурный коэффициент удельного сопротивления в диапазоне температур:

ρ₀, ρ_Т – значения ρ соответствующие температурам Т₀ и Т.

Если через пластину площадью S и толщиной Δl за время t проходит тепловой поток энергии Θ, то между поверхностями противоположных граней создается разность температур ΔТ связанная с Θ соотношением:

λ – коэффициент теплопроводности.

λ прямо пропорциональна – удельной проводимости.

Физико-химические свойства диэлектрических материалов.

Растворимость, химостойкость, светостойкость, радиационная стойкость.

Растворимость. Различные материалы при соприкосновении друг с другом в процессе изготовления или эксплуатации изделий могут частично или полностью проникать друг в друга. Такой переход называют растворимостью.

Растворимость материалов повышается с повышением температуры и с повышением степени полимеризации.

Химостойкость. При соприкосновении с химически активными веществами (газами, водой, кислотами, щелочами и солевыми растворами) материалы могут вступать с ними во взаимодействие и разрушаться. Химостойкость – это способность электрически изолированных материалов противостоять химически активным веществам.

Для определения химостойкости образец помещают в среду близкую к эксплуатации, после этого определяют изменение массы, внешнего вида и других показателей.

Светостойкость – способность материалов сохранять свои эксплуатационные характеристики под действием светового облучения.

Световые и особенно ультрафиолетовые лучи могут вызвать фотопроводимость, химические изменения в некоторых органических материалах, а также стимулировать процессы, которые ухудшают их механическую прочность и эластичность. Под действием светового облучения ускоряется старение.

Радиационная стойкость – способность материалов сохранять свои эксплуатационные характеристики под воздействием ионизирующего излучения (нейтронное, α и β – излучение, γ – излучение, рентгеновское излучение).