マグネシウムが最も興味深いカーネルの1つであることは注目に値します: その密度と産業および生物学的プロセスにおける要素の役割のために魅力的な金属. マグネシウムなどの金属の密度のパターンを知ることによって, 学生は業界をサポートできます。. この記事では、マグネシウムの密度と含意に関する主要な事実を確立しようとしています, 応用, マグネシウム密度の背後にある物理学.
密度とは何ですか、そしてなぜそれが重要なのですか?
密度, 体積密度を超える質量または単位体積密度または質量体積密度密度あたりの質量の尺度は、単位体積密度あたりの質量を指します, 単位体積密度は、単位体積密度としての質量密度としての単位体積密度あたりの質量密度に対する質量/体積比密度と、単位体積密度あたりの質量または単位体積密度あたりの質量または質量密度または質量/体積比の量です.
𝜌 =𝑚 / 𝑉
それは材料の基本的な熱物理特性の1つであり、それらの物理的状態を反映しています. それは、特定の状況で素材がどのように機能するかを示すのに役立ち、いくつかの用途でその機能を指示します. マグネシウムの場合, 密度は、軽量および高ストレスデザインに材料を適用することを考えると主に重要です.
さらに, マグネシウムの密度はです 1.738 構造金属のグループにおけるg/cm³. 密度が低いおかげです, 体重の減少が非常に重要な業界で効果的に使用されています, しかし、強度が大幅に減少することはありません, たとえば、航空で, 自動車, およびエレクトロニクス産業.
マグネシウムの原子構造と密度
原子数のマグネシウム 12 六角形の近くの詰め物で結晶化するアルカリのアースメタルです (HCP) 通常の温度での構造. この原子構造は、複合材料の比較的控えめな強度と重量の比とその独特の密度を説明するのに役立ちます. HCP構造は、BCCまたはFCC構造に比べて梱包効率が低い, しかし、それはマグネシウムに他の合理的な機械的特性とともにその軽量を与えます.
マグネシウムの原子量はです 24.305 u, そして、その構造Bの格子パラメーターは密度に強い影響を与えます. マグネシウムの原子数が比較的低い、結晶構造の良好な原子パッキングを伴う光強みのリンクのほとんど.
マグネシウムの密度の測定の他の単位
マグネシウムの密度を測定するために一般的に使用されるユニットがいくつかあります;
| ユニット | 密度 | 備考 |
| g/cm³ | 1.738 | 標準的な科学ユニット. |
| kg/m³ | 1,738 | エンジニアリングアプリケーションで一般的です. |
| lb/ft³ | 108.5 | 米国で使用. 産業. |
| lb/in³ | 0.063 | 正確なエンジニアリング作業のため. |
| t/m³ | 1.738 | 大規模な測定に適しています. |
マグネシウム原子量は密度にどのように影響しますか?
マグネシウム原子量がその密度にどのように影響するかについて説明しましょう;
1. 原子量と密度式
- 密度は、量によって大量売却されるものとして定義されます, すなわち. (p = m/v).
- 305u (原子質量単位), 特定の領域のマグネシウム原子の総質量を決定します.
2. 原子パッキングとの関係
その結晶構造は六角形に近づいています (HCP) 金属のユニットセル内の原子の配置と梱包を定義します. 原子量は、これらの密着した原子の質量が鉄や銅などの密度の高い金属の質量として高くないことを確実にします.
3. 重い要素との比較
鉄のような重い金属 (55.845u) または銅 (63.546u) 原子構造が異なる場合でも、密度が高い原子量がはるかに高い.
4. アトミック数が低い結果
マグネシウムの原子質量は比較的低いです, つまり、この金属は高レベルの体重を持っていることを意味します - それは体重の損失が重要であろうとどこでも使用されます, 例えば, 航空および自動車産業で.
5. 合金設計への影響
マグネシウムと他の元素を組み合わせて合金を形成する場合, 材料の原子量も制限されています. 例えば, アルミニウムまたは亜鉛の形でより多くの質量を追加することにより、人口密度を高めることができます, そして、その部分は強くて抵抗力があります.
要するに, マグネシウムの原子量はです 24.305 u, そして、その原子パッキング構造により、その低密度は体重に敏感な用途に有利になります.
マグネシウムの密度と他の金属の比較
マグネシウムの密度は、一般的に使用されている多くの金属の密度よりも大幅に低い:
- アルミニウム: ≈ 70 g/cm³≈2.70g/cm³
- 鋼鉄 (鉄): ≈85g/cm³≈7.85g/cm³
- チタン: ≈50g/cm³≈4.50g/cm³
しかし, マグネシウム合金は、適切に処理されたときにこれらの金属との競争のためにしばしば上がっています, 体重が軽いです, しかし、同様の機械的特性と腐食抵抗を提供する. マグネシウムの密度は非常に低く、材料として使用すると、体重を意識したアプリケーションで独自の利点をもたらします.
マグネシウムの密度に影響を与える要因
それで, 以下は、マグネシウム密度について議論する際に考慮すべきいくつかの要因です;
- 合金: アルミニウムや亜鉛などの成分の一部は、密度を中程度に上げると同時に強度を改善するのに役立ちます.
- 処理: 鋳造や鍛造などの方法は、微細構造と密度の究極の蓄積に関するものです.
- 温度: 一部の材料は加熱すると粒子を緩め、したがって膨張により高温で密度が低下します.
- プレッシャー: 高圧は材料を強制します, その密度は以前よりわずかに高いだけです.
- 気孔率:製造活動によって引き起こされる多孔性は、部品の実際の密度を減らすことができます.
マグネシウムの低密度を利用するアプリケーション
マグネシウム密度の違いに本当に基づいた重要なアプリケーションのいくつかは次のとおりです.
- 航空宇宙: 本質的に航空機のペイロードを減らします; 航空機の体重を減らすことは、燃料効率の向上と排出量の減少を意味します.
- 自動車: エンジンブロックの製造に頻繁に使用されます, ホイール, 軽量で製造された軽い自動車で必要なパネル.
- エレクトロニクス: なめらかに最適です, ポータブル, 長期にわたるノートブック, 携帯電話, およびデジタルカメラ.
- 生物医学: 生分解性インプラントと整形外科デバイスの使用を含むエンジニアリングアプリケーション, 低密度を高めます.
- スポーツ用品: マグネシウム合金の用途には自転車が含まれます, テニスラケット, 軽量濃度のために車椅子.
低密度マグネシウムの利点
以下は、低密度マグネシウムの主な利点です;
- 燃料効率: 輸送ビジネスのエネルギーを節約するため、エネルギーの使用に合った費用を削減します.
- 取り扱いと機械加工:密度が軽いため、簡単に輸送できます。.
- 設計の柔軟性: エンジニアリングと建設における軽量構造の新しい方法を促進する.
- 高強度と重量の比率:荷重の照明分布を平衡化します, これらの構造に機械的強度を提供すると同時に.
- 環境に優しい可能性:自動車および航空宇宙産業の炭素の総排出量を削減する.
マグネシウムの低密度の課題
利益に加えて, 低密度マグネシウムもいくつかの課題をもたらします. それらについて詳しく説明しましょう;
- 腐食:純粋な形のマグネシウムは非常に可燃性であるため、コーティングする必要があります.
- 可燃性: それで, マグネシウムはピロフォリックとして作用できます, 意味は自発的に点火することができます. この金属は、粉末状または薄い状態に存在します.
- 延性: それで, これにより、材料の延性とテクスチャが低下します, 特定の使用において脆性につながります.
- 処理コスト:かなり頻繁に, これらも偶発的な意味を持ち、特定の制限を克服するために設計された場合にコストがかかる場合があります.
- 環境感受性: 沿岸および熱帯の気候条件での劣化の影響を受けやすい
マグネシウム合金に関するいくつかの進歩と研究
以下は、マグネシウム合金で行われたいくつかの進歩です;
- ナノテクノロジー:密度がわずかな変動のみを経験しながら、引張強度と腐食からの保護を改善します.
- 3D印刷: 非常に正確で薄い壁のマグネシウム成分の製造を可能にします.
- 高性能合金:希土類とグラフェンを含む合金は、製品の持久力を増加させます.
- 環境に優しい方法:環境への悪影響を減らすことは、持続可能な採掘と浄化技術の一部を形成します.
- 表面処理:それによって, 腐食と摩耗の特性を強化することは、新世代コーティングシステムの利点です.
自然と日常生活におけるマグネシウム密度の役割
それで, 私たちの日常生活におけるマグネシウム密度の役割について議論するための日常生活のアプリケーションがいくつかあります;
- 豊富: 地球の地殻に豊富な要素の中で8番目にリストされています.
- 生物学的役割:影響を受ける生活団体内の化学合成だけでなく、電力の生成にも必要.
- 農業用:適切な栄養素で土壌を強化するために肥料市場で一般的.
- 環境上の利点:これは、軽量材料と比較して軽量材料の輸送のエネルギーが低いためです.
- 家庭用品:家庭用デバイスで使用されます, 家具, そして、強さが必要な他の家庭用品, そして、素材は軽量です.
結論
具体的には, 低密度の側面は、さまざまな業界でマグネシウムの使用を意味する重要な機能の1つです. マグネシウムの密度が低く、重量に対する高強度/抵抗のため, 航空宇宙などの業界では重要なプレーヤーです, 自動車, と薬. 将来の仕事と開発は、そのような問題を克服し、持続可能で高性能コンピューティングに幅広いアプリケーションを提供するための新しいテクニックとテクノロジーを解明します.
FAQ
マグネシウムの密度はどのようにしてアルミニウムの密度とは異なりますか?
アルミニウムはマグネシウムよりも利点があります。 36% アルミニウムより.
マグネシウムを合金化すると密度が変わります?
はい, 次の要素を追加します; アルミニウムまたは亜鉛は、その密度をわずかに強化し、その特性を高めることができます.
マグネシウムの低密度を使用している人?
自動車製造, 航空宇宙工学科学的電子機器, 生物医学産業は、軽量で最適化された構造のためにマグネシウムを使用しています.
