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The Relation Between Young's Modulus and Other Physical Parameters (L, W, MP, Cp, r)

Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013
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Materials Testing
Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 49 Heft 10

Abstract

In this paper the relation between Young's elastic modulus E and latent heat of fusion L of pure metals is investigated. Both E and L depend on the inter-atomic bond forces, and thus they should be inter-related. Because these properties of the metallic elements show scatter in test results and do not always have identical values in different handbooks, the ratio of L/E also shows scatter, but in addition reflects upon the effect of bond forces on L and E in various metals. However for the comparison of the effect of atomic number on E and L and for evaluation of the approximate width of L/E scatter-bands for various subgroups, the accuracy of handbook values seem to be satisfactory. It was possible to investigate the effect of the metals order in the Periodic Table, the crystallographic and electronic structure, metal density, and choice of units for latent heat of fusion so as to minimize the E/L scatter.

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wird gezeigt, dass die Verhältnisse der latenten Schmelzwärme L (cal/cm3) zum Elastizitätsmodul E (GPa) für Metalle, die zu derselben Untergruppe der Periodischen Tabelle gehören, annähernd gleich sind. Diese Verhältnisse sind auch ähnlich für Metalle, die zwar annähernd den gleichen E-Modul besitzen, aber zu verschiedenen Untergruppen gehören. Es wurde außerdem festgestellt, dass für Metalle mit aufeinander folgenden Atomzahlen im Falle höherer E-Module auch die latente Schmelzwärme größere Werte annimmt (und umgekehrt). Die Verhältnisse E/L sind teilweise, jedoch nicht immer identisch, weil die Messwerte für E und L auch von der Produktionstechnologie, von der Reinigungsmethode und vom Messverfahren abhängen. Die Streuung der Verhältnisse E/L für Metalle derselben Untergruppe ist immer viel kleiner als für alle Metalle. Die Verschiedenheit der Kristallstruktur der Metalle zeigte keinen Einfluss auf die Streuung der L/E-Verhältnisse.

Die elektronische strukturelle Irregularität zweier Lanthanide Eu und Yb, ‟Lanthanide Contraction” genannt, hat keinen Einfluss auf die L/E-Streubreite, obwohl ihr Einfluss auf die Änderung der E- und L-Werte stark ist. Dieses ist ein fester Beweis der generellen Verbindung zwischen E und L. Verschieden hohe Schmelztemperaturen der Metalle haben keinen deutlichen Einfluss auf die Größe von L/E. Bemerkenswert ist ein Unterschied für Metalle mit kleiner und grosser Dichte (Typ 1 und 2), wo die L/E-Werte und die Breite der Streuung dieser Werte kleiner für dichtere Metalle sind. Selten wurden Untergruppen festgestellt, in denen ein Metall eine kleinere Schmelztemperatur besitzt, obwohl es einen höheren E-Modul hat als ein anderes Metall derselben Untergruppe. Für diesen Fall zeigte sich, dass das Metall mit kleinerer Schmelztemperatur eine deutlich höhere spezifische Waerme (Cp)r besitzt, die genügend hoch ist, um das Metall bei niedrieger Temperatur zu schmelzen. Bei aufeinander folgender Atomzahl haben die Metalle dieselbe Größenabfolge für den E-Modul und die latenten Schmelzwärmen L” und L’ = L”r (cal/cm3). Dabei war aber die Streubandbreite der E/L Verhältnisse viel kleiner für L”r (cal/cm3) als für L” (cal/g), was sich mit dem Einfluss der Metalldichte r erklären lässt.

Prof. Dr. Alfred Buch studied Mechanical Engineering and Materials Science in Warsaw, Lvov and St. Petersburg. He received the degrees M. Sc. in 1943 and Dr. Sc. Tech. in 1949. From 1956 to 1968 he was head of the Materials Strength Department of an industrial research institute in Warsaw. From 1969 until his retirement, he worked in the Aeronautical Department of the Technical University Technion in Haifa, Israel. He is the author of many publications in the field of fatigue and materials science. Among his cooperations with German researchers, he has frequently worked together with the Institut für Werkstofftechnik and the Laboratorium für Betriebsfestigkeit in Darmstadt.

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Published Online: 2013-05-26
Published in Print: 2007-10-01

© 2007, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Fachbeiträge/Technical Contributions
  4. Max Pfender 100 Jahre
  5. Röntgenographische In-situ-Messungen der Eigenspannungen zwischen 750°C und 900°C
  6. Investigation of a TIG-Welded Layer Alloyed with Ferromanganese Powder on the Surface of a Copper Alloy
  7. Gruppenstrahler für Ultraschalluntersuchungen an Betonbauteilen
  8. 2D-dynamische Rissanalyse in anisotropen Werkstoffen mit einer hypersingulären Zeitbereichs-Randelementmethode
  9. The Relation Between Young's Modulus and Other Physical Parameters (L, W, MP, Cp, r)
  10. Correlation Between Physical Properties of Metal Pairs and Magnitude Sequence of Young's Moduli and Melting Points
  11. Pure Metals without a Magnitude Correlation Between Young's Modulus and Melting Point
  12. Delamination/Bruch in der Grenzfläche von Beton und Textilbeton mit Kontakt und Reibung
  13. Vorschau/Preview
  14. Vorschau
https://doi.org/10.3139/120.100845

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  3. Fachbeiträge/Technical Contributions
  4. Max Pfender 100 Jahre
  5. Röntgenographische In-situ-Messungen der Eigenspannungen zwischen 750°C und 900°C
  6. Investigation of a TIG-Welded Layer Alloyed with Ferromanganese Powder on the Surface of a Copper Alloy
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  11. Pure Metals without a Magnitude Correlation Between Young's Modulus and Melting Point
  12. Delamination/Bruch in der Grenzfläche von Beton und Textilbeton mit Kontakt und Reibung
  13. Vorschau/Preview
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