gototopgototop

"Научный аспект №2-2019" - Естественные науки

УДК 546.3

классификация металлов основанная на их физических свойствах

Савинов Сергей Николаевич – младший научный сотрудник ООО "Лаборатория метеотехнологий".

Аннотация: Приводится новая классификация металлов, основанная на их физических свойствах – температура плавления, плотность, электропроводность, твердость. Показано, что предлагаемая схема классификации подчиняется периодическому закону химических элементов, и может соответствовать наличию двух определяющих параметров структуры металлов без уточнения их природы.

Ключевые слова: Металлы, классификация, физические свойства.

Предлагаемая классификация произведена по физическим свойствам металлов. Рассмотрены следующе физические свойства: температура плавления, плотность, электропроводность и твердость.

Для каждого свойства определены классификационные категории в следующем виде:

  • по температуре плавления металлы разделены на тугоплавкие с температурой плавления более 1000 Сº и легкоплавкие с температурой плавления менее 1000 Сº;
  • по плотности: низкая плотность - менее 5 000 кг/м³, средняя плотность от 5 000 кг/м³ до 15 000 кг/м³, высокая плотность - более 15 000 кг/м³;
  • электропроводность оценена по величине коэффициента удельного электрического сопротивления: высокая электропроводность при р < 0,100, низкая электропроводность p > 0,100;
  • твердость оценена по шкале Боттона: высокая твердость - более 1300, средняя твердость - от 1300 до 800, низкая - менее 800.

На основании указанной совокупности физических свойств металлы возможно разделить на 4 типа (физические свойства по типам описаны в таблице 1):

  1. Тип свинца. Характерными свойства: средняя плотность, легкоплавкость, низкая электропроводность, низкая твердость. Представители типа: Hg, Pb, Tl, Bi, Ga, Ge, As и подобные.
  2. Тип платины. Характерные свойства: высокая плотность, тугоплавкость, низкая электропроводность, средняя твердость. Представители типа: Pt, Ir, Os, Re и подобные., близки U, W, Au, Ag.
  3. Тип алюминия. Характерные свойства: малая плотность, легкоплавкость, высокая электропроводность, средняя твердость. Представители типа: Аl, щелочноземельные металлы и подобные.
  4. Тип железа. Характерные свойства: средняя плотность, тугоплавкость, высокая электропроводность, высокая твердость. Представители типа: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni и подобные.

Таблица 1.

 

плотность (кг/м³)

Т плавления (Сº)

Уд. электр. сопротивление

твердость по Боттону

тип свинца

5-15

<1000

>0,100

<800

тип платины

>15

>1000

>0,100

800-1300

тип алюминия

<5

<1000

<0,100

800-1300

тип железа

5-15

>1000

<0,100

>1300

Представленная в классификации типы металлов подчиняются периодическому закону Д.И.Менделеева: с возрастанием заряда ядра происходит периодическое проявление физических свойств металлов соответствующее соотношению свойств характерных для типов металлов. В периодической системе элементов Менделеева каждый период начинается с металлов, относящихся к типу алюминия, далее следуют металлы, относящиеся к типу железа,  и завершает период металлы типа свинца. В 6 и 7 периодах после металлов из типа железа следуют металл из типа платины и завершается период металлами из типа свинца. Например, 4 период начинается с металлов из типа алюминия или близких этому типу (K, Ca), далее металлы смешанного типа (Sc, Ti), далее металлы из типа железа или близкие ему (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni), смешанного типа Cu, и завершают период металлы близкие типу свинца (Zn, Ga, Ge, As).

Указанную группировку металлов можно построить исходя из предположения о наличии двух параметров (a,b)  структуры, крайние значения которых в совокупности образуют 4 типа. Физические свойства определяются параметрами: температура плавления пропорциональна параметру a, электропроводность пропорциональна параметру b, прочность пропорциональна a*b, плотность пропорциональна a/b. Соответственно параметры типы металлов: тип железа – a max, b max; тип свинца – a min, b min; тип алюминия – a min, b max; тип платина – a max, b min.

Выводы

По физическим свойствам металлы могут быть разделены на типы, имеющие характерную совокупность свойств. Представленная классификация рассматривает физические свойства – температуру плавления, плотность, твердость и электропроводность.

Список литературы

  1. Иванов Н.И. Сопротивление материалов. - М.:ГОНТИ НКТП СССР, - 1938.
  2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1. - М.: Машиностроение, 1973 г.
  3. Гаврюченков Ф.Г., Рабинович В.А., - Химия. Справочное руководство, - Л.: Химия, 1975 г.
  4. Козлов Э.В., Старенченко В.А., - Металлы, Т6. - М.: 1993.
  5. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его изготовление и доставку, составляет 300 рублей для России и 600 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость печатного свидетельства о публикации составляет 100 рублей

Реквизиты для оплаты через банк