金属的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。
1.密度
密度是指金属单位体积的质量,用符号ρ表示。某些机械零件选材时,必须考虑金属的密度,如发动机中要求质轻、运动时惯性小的活塞,常采用密度小的金属制成。在航空工业领域中,密度更是选用材料的关键性能指标之一。
2.熔点
金属由固态转变为液态时的温度称为熔点。纯金属都具有固定的熔点,金属可分为低熔点金属(低于700℃)和难熔金属两类。熔点是制定热加工(冶炼、铸造、焊接等)工艺规范的重要依据之一,例如锡、铅、锌等属于低熔点金属,钨、钼、铬、钒等属于难熔金属。常用低熔点金属制造印刷铅字、熔体和防火安全阀等;难熔金属可制造耐高温零件,在火箭、导弹、燃气轮机等方面获得广泛的应用。
3.热膨胀性
金属受热时,它的体积会增大,冷却时则收缩,金属的这种性能称为热膨胀性。热膨胀性的大小,可用线胀系数或体胀系数来表示。线胀系数不是一个固定不变的数值,它是随着温度的升高而增大的。
体胀系数约为线胀系数的3倍。在实际工作中应当考虑热膨胀的影响,例如铸造冷却时工件的体积收缩,精密量具因温度变化而引起读数误差等。
4.导热性
金属传导热量的能力称为导热性。金属的导热性较好,与其内部的自由电子有关。金属导热能力的大小常用热导率λ来表示。热导率说明维持单位温度梯度(即温度差)时,在单位时间内,流经物体单位横截面的热量,单位是W/(m·K)。金属材料的热导率越大,说明导热性能越好。(www.zuozong.com)
一般来说,金属越纯,其导热能力越大。导热性好的金属散热也就越好,在制造散热器、热交换器等零件时,就要注意选用导热性好的金属。
5.导电性
金属能够传导电流的性能,称为导电性。金属的导电性也与其内部存在自由电子有关。
金属导电性的好坏,常用电阻率ρ来表示。某种材料制成的长1m、横截面积为1mm2的导线在一定温度下所具有的电阻数,称为电阻率,单位是Ω·m。电阻率越小,导电性越好。
导电性和导热性一样,随金属成分变化而变化,一般纯金属的导电性总比合金的好。为此,工业上常用纯铜、纯铝做导电材料,而用电阻大的铜合金做电阻材料。
6.磁性
金属材料在磁场中被磁化而呈现磁性强弱的性能称为磁性。按磁性来分,金属材料可分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料。铁磁性材料在外加磁场中,能强烈被磁化到很高程度,如铁、镍、钴等。顺磁性材料在外加磁场中呈现十分微弱的磁性,如锰、铬、钼等。抗磁性材料能够抗拒或减弱外加磁场的磁化作用,如铜、金、银、铅、锌等。
铁磁性材料中,铁及其合金具有明显磁性。镍和钴也具有磁性,但远不如铁及其合金的磁性。铁磁性只存在于一定的温度内,在高于一定温度时,磁性就会消失。如铁在770℃以上就没有磁性,这一温度称为居里点。
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