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アルミニウムの代表的な合金にジュラルミンなるものがあるらしいですが、

「時効効果、あるいは析出効果と呼ばれる現象で、航空機の構造材に適した性質を持つ。」
と辞書にあったのですが、時効効果とは何ですか?
また、それが航空機の構造材としてどういう意味で適している
のでしょうか?

高校化学までの知識でわかるようにご説明していただけると
ありがたいです。よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

時効効果→時効硬化


析出効果→析出硬化
ではないでしょうか?

まず、時効とは材料の性質が時間の経過とともに変化する事です。
時効硬化について、例えばジュラルミンの場合、焼き入れ(加熱してから急冷すること)したあと、常温で放置しておくと時間の経過とともに硬くなります。このことを時効硬化といいます。

また、ジュラルミンが航空機の構造材に適している理由は色々ありますが、一番の理由は密度が鋼と比較して約3分の1(つまり軽い材料と言うこと)なのに強度は鋼に匹敵するということがあります。航空機は軽量化が重視されますからね。

参考URL:http://www.tdk.co.jp/tjdad01/dad00052.htm
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この回答へのお礼

>時効効果→時効硬化
析出効果→析出硬化
ではないでしょうか?

すみません、おっしゃる通りでした。

常温で放置しておくと時間経過とともに硬くなるとは
また不思議ですね。

それから航空機材に使われる理由がとてもよくわかりました。
ありがとうございました。

お礼日時:2003/10/22 15:51

こんにちは。

ちょっとだけ詳しく調べました。

金属は2種類以上のものを混ぜ(混ぜた物を合金といいます)、熱処理によって強靭なものを作ることが可能。

ジュラルミンは、アルミにCu約4%,Mg0.2~0.8%を合金したもの。

約500℃に熱すると、CuとAlは固溶体(凝固後も溶けあっていて、高倍率の顕微鏡で見ても両金属が区別できず1相に見える状態)となり、そこから急冷すると、固溶状態を常温まで保つことにより、強靭な組織となる。(焼入れに似てますが、溶体化処理といいます)

(ゆっくりひやすと、CuAl2,Mg2Siを生成(析出)し、2相か3相になり、強靭にならない。)

しかし、1相は安定した状態でなく、やはりCuAl2,Mg2Siの相が共存する状態が安定するそう。常温に長時間放置するか、温度を上げるとこれらが析出し安定する。
常温に長時間→自然時効
少し温度を上げ、早める→人工時効

航空機に適するのは#1eliteyoshiさんの仰る通りと思われます。
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この回答へのお礼

なるほど・・・。

私は東京化学同人の化学辞典で調べたのですが、そこまでは
載っていませんでした。

凝固後も溶け合うとはこれもまた不思議ですね。
(これだから化学は面白い。)

ありがとうございました。

お礼日時:2003/10/22 15:54

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Q時効硬化について教えてください

時効硬化について調べている学生です。
なぜ時効について調べているかというと、
ジュラルミンの使用限界を決めるものは何か
という課題が出され、教授が
時効温度が高いと強度のピークも早いけど、過時効も早い
というヒントをくれたからなのですが・・・

時効硬化は材料中の析出物の拡散によって起こり、
時間が経って拡散していた析出物が寄り集まって最適な大きさ・密度になったとき硬さが最大となる現象
と理解しました。
図書館で借りた本には時効時間がと硬さに関するグラフが載っていて、時効温度が低温になるにつれ、硬さのピークが右にずれ、ピークも大きくなっています。
文章には
「時効温度が高いと原子の拡散速度が大きくなる」
というようなことを書いてあるのですが、ピークが右にずれるのはこれでわかるのですが、なぜ硬さの最大値まで大きくなるのでしょうか。

そして、課題を解く上で、こちらが本題なのですが、
時効温度・時効時間とはなんなのでしょうか。
もし時効温度が時効しているときの温度ならば、ジュラルミンは常温で時効を起こすわけで、常温は変えられないから過時効までの時間も変えられない。となると、課題を解く方向性が間違っている気がしてなりません・・・

あまり整理された質問ですが、どうかよろしくお願いします!

時効硬化について調べている学生です。
なぜ時効について調べているかというと、
ジュラルミンの使用限界を決めるものは何か
という課題が出され、教授が
時効温度が高いと強度のピークも早いけど、過時効も早い
というヒントをくれたからなのですが・・・

時効硬化は材料中の析出物の拡散によって起こり、
時間が経って拡散していた析出物が寄り集まって最適な大きさ・密度になったとき硬さが最大となる現象
と理解しました。
図書館で借りた本には時効時間がと硬さに関するグラフが載っていて、時効温...続きを読む

Aベストアンサー

少し整理してから考えましょう。ジュラルミンを例にします。
熱力学的には「常温でα+θの二相状態が安定」である合金があります。これを高温でα一相の状態にさせた後に急冷して「(一見安定な)常温でα一相」を得ます。これは熱力学的には不安定なので、二相状態に近づこうとしています。近づくための材料内部の挙動とは「固溶した溶質原子を移動・集合させてα+θ状態に近づく」ことです。固体内での原子の移動・集合(拡散)には時間と温度が必要です。原子の集合の度合いによって硬さが変化するので最大硬さのあたりを目指して「原子の集合の度合い」を制御する(時効処理する)わけです。
  「原子の集合の度合い(析出状態)」は原子の移動・集合の度合いで定まり、これは時間(時効時間)と温度(時効温度)との関数関係になります。時効温度が変動したとしたら、それを反映した析出状態になるばかりです(事実上無視)。ここから二段時効などの処理が考えられました。
  さて、本題の質問がどれか不明ですが、「使用限界を定めるものは何か」として進みます。課題の意図は析出状態を考慮せよということだと考えます。過時効にならない時効条件と使用温度条件をグラフから読み取ることでしょう。熱処理条件を考えると、使用初期からの強度が欲しいので、工業的には析出をかなり促進させた時効温度・時効時間条件が欲しいでしょう。使用温度を考えると、常温であれば過時効は有限の時間にはやって来ないでしょうし、常温程度となるでしょう。時効条件と使用温度は材料の便覧などに示されるものの背景の一部がこれらのことです。これらの他に、実用上は「長時間強度(遅れ破壊)」が気になります。

少し整理してから考えましょう。ジュラルミンを例にします。
熱力学的には「常温でα+θの二相状態が安定」である合金があります。これを高温でα一相の状態にさせた後に急冷して「(一見安定な)常温でα一相」を得ます。これは熱力学的には不安定なので、二相状態に近づこうとしています。近づくための材料内部の挙動とは「固溶した溶質原子を移動・集合させてα+θ状態に近づく」ことです。固体内での原子の移動・集合(拡散)には時間と温度が必要です。原子の集合の度合いによって硬さが変化するので最大硬さのあたり...続きを読む

Q金属の強化法について。

金属の強化法は結晶粒を微細化する、固溶体強化、析出・分散強化の3つだと思うのですが、それぞれの特徴について教えてください。

Aベストアンサー

金属の塑性変形は,結晶格子がずれていく(転位)や,結晶粒界でのすべりなどに起因します。
結晶粒を微細化すれば粒界が多くなり,転位の運動(結晶格子のずれ)が粒界で抑制されるので,結果的に転位がピン止めされて変形が起こりづらくなります。
固溶体強化,析出・分散強化も,サイズこそ違うものの固溶原子や析出粒子を利用して転位の運動を阻害する同じメカニズムで強化が行われますが,特に固溶体強化,析出・分散強化の場合は,粒界のすべりにも有効な点が微細化と異なる点です。
また,微細化の場合は温度を上げれば粒成長によりその効果が失われやすいことがデメリットです。
ただし,金属材料の靭性を考えた場合,析出粒子などは欠陥として亀裂の発生源になりやすく,粒界を固溶強化した場合も一般に材料が硬くなることにより,靭性が低下(亀裂が入りやすくなる)します。結晶粒微細化した場合は,粒界に沿って亀裂が進行するため,破壊に要するエネルギー値が増大し,結果的に靭性値が向上します。
ということで,それぞれ長所・短所があり,目的とする特性に応じて使い分けが必要です。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

Q降伏点 又は 0.2%耐力とはなんですか?

降伏点 又は 0.2%耐力というものを教えて下さい。
SUSを使って圧力容器の設計をしようとして、許容引張応力とヤング率だけでいいと思っていましたが、どうも降伏点 又は 0.2%耐力というものも考慮しなければいけないと思ってきました。
どなたかご助言お願い致します。

Aベストアンサー

●二つの材料強度
 金属材料の機械的特性のうち、一般に強度と呼ばれるものには
 ・引張強度
 ・降伏強度
 この二つがあります。

 引張強度はその名のとおり、引張荷重を上げていくと切れてしまう破断強度です。
 いわば最終強度です。

●降伏強度とは
 さて、ある材料を用意し、引張荷重を徐々にかけていくと、荷重に比例して
 ひずみ(伸び)が増えていきます。
 ところが、引張強度に達する前に、荷重とひずみの関係が崩れ、
 荷重が増えないのに、ひずみだけ増えるようなポイントが現れます。
 これを降伏と呼びます。

 一般に設計を行う場合は、降伏強度に達することをもって「破壊」と考えます。
 降伏強度は引張強度より低く、さらに降伏強度を安全率で割って、
 許容応力度とします。大きい順に並べると以下のような感じです。

 引張強度>降伏強度>許容応力度

●0.2%ひずみ耐力
 普通鋼の場合は降伏点が明確に現れます。
 引張荷重を上げていくと、一時的にひずみだけが増えて荷重が抜けるポイントがあり
 その後、ひずみがどんどん増え、荷重が徐々に上がっていくようになります。

 ところが、材料によっては明確な降伏点がなく、なだらかに伸びが増えていき
 破断する材料もあります。鋼材料でもピアノ線などはこのような荷重-ひずみの
 関係になります。

 そこで、このような明確に降伏を示さない材料の場合、0.2%のひずみに達した強度を
 もって降伏点とすることにしています。

●二つの材料強度
 金属材料の機械的特性のうち、一般に強度と呼ばれるものには
 ・引張強度
 ・降伏強度
 この二つがあります。

 引張強度はその名のとおり、引張荷重を上げていくと切れてしまう破断強度です。
 いわば最終強度です。

●降伏強度とは
 さて、ある材料を用意し、引張荷重を徐々にかけていくと、荷重に比例して
 ひずみ(伸び)が増えていきます。
 ところが、引張強度に達する前に、荷重とひずみの関係が崩れ、
 荷重が増えないのに、ひずみだけ増えるようなポイントが現...続きを読む

Qジュラルミンの焼き入れ

金属の熱処理について調べています
ジュラルミンを焼き入れすると鋼などと違って、逆に硬度が落ちるそうですがどうしてそのようなことが起こるのでしょうか?
どこを探してもわかりませんでした ご回答よろしくお願いします

Aベストアンサー

こんばんは。前の質問の際、背景が解らなかったので一般の方かなと思い回答いたしました。大学生さんだったんですね。
今回は専門的に説明したいと思います。
良い資料を見つけたので参照しながら解説します。

ジュラルミンがなぜ焼入れすると硬度が落ちるか?
これは冷却速度による組織変態に依存するものです。

質問者さんは「冷却速度・冷却能力」や「TTT曲線」を既に勉強なさいましたか?
水は冷却能力が大きく(材料の熱を良く奪う)、空冷は比較的冷却能力が小さい(熱の奪い方が緩慢)だと言う事を
覚えて置いてください。

下記のURLを参照してください。↓
http://www.cis.kit.ac.jp/~morita/JP/class/EngMats/7.pdf

「図7.2 Al-Cu 4wt%合金(2000系)における溶体化・時効処理」を参照してみてください。
この図はジュラルミンが「温度変化によって材料がどのような組織を呈すか」と言う
情報が載せられています。

冷却速度が大きいほど金属材料の温度は急勾配で低下していきます。
図の中の点線(---線)は冷却能力が大きい水冷の際のジュラルミンの温度をしめします。
(1の線を変態開始線、99の線を変態終了線といいます)
この場合、冷却速度が速いために、変態開始線上を通り、析出領域を通過していません。
よって析出物が発生しないために、常温の過飽和固溶体のままですから、焼き入れ処理はしたものの
製品のジュラルミン材料よりも焼き入れ直後の硬度が低くなります。

しかし、これを冷却能力が低い空冷(大気による冷却)で行うと
合金温度をしめす点線(---)はもっと右よりを降下し、変態開始線と変態終了線の間、析出領域を通過させることが
出来ます。そうすると、析出領域ではAlとCuとの化合物CuAl2が析出しますから
焼き入れ直後でも高い硬度を得ることが出来ます。
更に冷却速度が遅くした場合、CuAl2が発生する領域(過飽和固溶体+CuAl2の領域)
を通過する可能性が出てきます。
この場合、焼き入れしながらにして過時効(CuAl2の析出)を起こしてしまいますから高い硬度が
得られなくなります。

>逆に硬度が落ちるそうですがどうしてそのようなことが起こるのでしょうか?
水冷直後の過飽和固溶体の状態ではジュラルミンは硬度が落ちているものの、
ここから常温では5~7日という時間を掛けて析出が起き、次第に硬度を高めていきます。
ですから質問者さんの教授がおしゃりたいのは、析出が進んでいない水冷直後のジュラルミンの
事を聞きたかったのだと思います。

また前回のお話で空冷で硬くなるというのは、大気による冷却速度が遅く、合金材料が上手く析出領域を
通過させれれば、水冷のような急勾配の冷却を行わなくても析出硬化を望めるとおっしゃりたかったのだと
思います。

尚、ここで注意が必要です。
空冷により300℃付近で析出したAlとCuの金属化合物は、結晶の成長は温度に比例することにより
結晶が粗大で、転移を抑制する力が有効に働きません。
しかし、固溶相が固定された200℃付近よりも低い温度で析出した結晶は、低温で成長が遅く
微細なものであるため、長い時間安定し、転移抑制に有効で、本来合金が持っている高い時効硬化を示します。

多少面倒ですが絶対克服すべき所なので、URLと教科書を見れば解ると思います。
参考になれば。

こんばんは。前の質問の際、背景が解らなかったので一般の方かなと思い回答いたしました。大学生さんだったんですね。
今回は専門的に説明したいと思います。
良い資料を見つけたので参照しながら解説します。

ジュラルミンがなぜ焼入れすると硬度が落ちるか?
これは冷却速度による組織変態に依存するものです。

質問者さんは「冷却速度・冷却能力」や「TTT曲線」を既に勉強なさいましたか?
水は冷却能力が大きく(材料の熱を良く奪う)、空冷は比較的冷却能力が小さい(熱の奪い方が緩慢)だと言う事...続きを読む

Q合金の熱処理について

溶体化処理を行ったAg7%Cu合金を時効硬化させたとき、
1;最大硬さはなぜ、低温で加熱したほうがより硬くなるのですか?
2;最大硬さになる時間が、高温で加熱したほうがより短いことと、反応速度とは、どう関係するのでしょうか?

硬化することがどういう現象なのかうまく理解できません。

Aベストアンサー

なんだか「状態図と関連付けて論ぜよ」という文章が浮かんでくるようですが・・・
それはともかくこのサイトに限らず、条件や背景などは最初に示せるだけ示した方がいいですね。答えた後から「実は○○なので、△△の観点から教えてください」ではきりがありませんので。(必要に応じ新しい質問を立てて下さい)

低温での時効と高温での時効の違いですが、少し調べてみました。結論から言うと私の推測で合っていました。相対的に高温で時効を行うと析出は確かに速くなるものの、析出した第二相同士の粒成長も進むために後で却って硬度が低下します。この現象は「過時効」と呼ばれるようです。
銅合金では参考となる事例が少ないかもしれませんので、その場合はアルミニウム合金で調べて類推すると良いと思います。アルミニウム合金の時効は前述のジュラルミンを始めとして細かく研究されているようですので。例えば参考文献の[1]には、Al-4 mass%Cu合金の、処理温度をパラメータとした時効硬化曲線が出ており、ご質問とまったく同様の挙動を示しています。(高温で時効硬化処理すると早く最大硬度に達するがほどなく過時効に至る、低温で時効硬化処理すると最高硬度に達するのは遅いが、最高硬度は高くなりその状態を長く保つ)

状態図は「ある温度・組成で最終的に安定な相は何か」ということを教えてくれます。しかし反応速度に関する情報は与えてくれません。
「どんな組織が現れるか」の情報はある程度与えてくれます。ある組成から温度を下げていったときに最初に現れる相は何か、析出する相の組成はどのように変化していくか、などです。ただしその場合でも、結晶粒の絶対的な大きさについては分かりません。また粒成長速度についての情報も得られません。状態図と絡めるなら、おそらく以下のようなことが訊かれているのでしょう。
一般に固溶限界は温度によって変化します。Cu-Agの状態図が手元にないので確たることは申し上げられませんが、温度が高いほど多くのAgが固溶するはずです。時効処理では溶体化処理直後のAgの分率と(温度の関数としての)固溶限界との差が析出してくるわけです。majorumaさんの手元のCu-Ag状態図では固溶限界はどのくらいになっていますか?
最初のご質問の「7%」がmass%なのかmol%なのかで話は多少変わってきますが、いずれにしても高温で時効処理をするほど(時効処理中の)析出量は少なくなります。またその間の粒成長も速く進みます。その後で室温に放置すると残りの分(室温での固溶限界との差)がまた析出してきますが、その場合は先の時効処理中に析出した第二相を核として析出します。すなわち「粗大な第二相が少なく分布した組織」になるはずです。
低温での時効処理はこの逆で、時効処理中に析出するAgの量が多く、粒成長の核はより多く分布することになり、かつ粒成長の速度は小さいですから、処理後の室温放置で「小さい第二相が多く分布した組織」になるものと推測されます。それらの組織の違いが硬度にどのように影響するかは前回回答した通りです。

これ以上の詳しいことは、ぜひご自分で「状態図の基礎」「金属材料と組織」「金属材料の熱処理」のような本を探して読んでみてください。繰り返しになりますが、私は専門でないので間違えている部分があるかも知れませんし、また専門外の私でも調べればこの程度のことは分かるわけですから、ね。頑張ってください。

参考文献
[1] 小林俊郎(編著)、「アルミニウム合金の強度」、内田老鶴圃、2001

なんだか「状態図と関連付けて論ぜよ」という文章が浮かんでくるようですが・・・
それはともかくこのサイトに限らず、条件や背景などは最初に示せるだけ示した方がいいですね。答えた後から「実は○○なので、△△の観点から教えてください」ではきりがありませんので。(必要に応じ新しい質問を立てて下さい)

低温での時効と高温での時効の違いですが、少し調べてみました。結論から言うと私の推測で合っていました。相対的に高温で時効を行うと析出は確かに速くなるものの、析出した第二相同士の粒成長も進むた...続きを読む

Qステンレスの単価を教えてください

ステンレスってキロ当たり幾らぐらいするのでしょうか?
工場卸の価格でいいので教えてもらえませんか?
加工とかで大きく違うのは判っているんですが、多分、鋼産業統計とかで使われるマクロな値段でも構わないので教えて頂けないでしょうか?あとそれに対して鉄の値段もわかると助かります.

Aベストアンサー

参考URLは鋼材ドットコムです。
下の方の〔市況・鉄鋼〕を見てください。
現在の卸相場が判ります。

一般に購入する時の価格は、鋼材は1kgで100円前後、ステンレスは400円
位だったと思います。

日経新聞にも相場が出ています。

検索キーワード:鋼板 SUS304 相場 で行っています。
ちなみにSUS304はJIS規格の呼称で、一般的には18・8ステンレスと
言われる物です。

他にも相場表があります。
http://www.japanmetal.com/
↓のほうが便利かも、過去相場もあるので・・
http://www.japanmetaldaily.com/

参考URL:http://www.kouzai.com/

Q金属組織観察について(エッチング液)

無酸素銅の組織観察を行っていますが、なんだかうまく行きません。エッチング液やエッチング方法で何か知ってましたら、教えてください。経験のある方宜しくお願いします。
*無酸素銅に限らず、銅全般でもかまいません。

Aベストアンサー

今日は、#1です。
補足については#2さんが回答してくれています。(ありがとう御座います。)

さて実際に組織観察を行うにあたり、一番重要なのはエッチング前の研磨作業ですが、この辺はいかがでしょうか?
研磨が上手く行かないと、エッチングした際にキズやエッチピット、或いは粒界内に線状痕が出てしまいます。

研磨は完璧!でしたら下記のアドバイスは老婆心ですので無視して下さい。

まず、銅材料の耐水ペーパー研磨4000番程のグレードまで磨いてください。
この位で研磨すると力加減で光沢が出る位に研磨できるはずです。

次に、アルミナのバフ研磨は駄目です。銅表面にアルミナが食い込みエッチピットの元となります。
仕上げ研磨はダイヤモンドペーストと専用バフ、専用オイルで磨いて下さい。
ダイヤモンドペーストの粒径は0.5~0.1~0.05ミクロン程度とします。

磨き終わったら中性洗剤と脱脂綿で繊細に洗いアルコール乾燥させてエッチングします。
顕微鏡検査でキズやピットが出てたら、ダイヤモンドペースト研磨の段階に戻り、力を入れずに仕上げ研磨をして下さい。

なおこの研磨方法は銅合金に限らず、アルミ等の非鉄金属軟材料。ニッケル合金系の超硬耐熱合金等にも使えます。

長々と駄文で失礼しました。以前金属冶金学に従事していた時の記憶で現在はもっと進んでいるかもしれません。
しかし金属組織観察は「研磨で95パーセント決まる。」とは当時の上司の教えでした。
貴方さまもがんばってください。

参考URL:http://www.mabuchist.co.jp/products/detail/grind.html

今日は、#1です。
補足については#2さんが回答してくれています。(ありがとう御座います。)

さて実際に組織観察を行うにあたり、一番重要なのはエッチング前の研磨作業ですが、この辺はいかがでしょうか?
研磨が上手く行かないと、エッチングした際にキズやエッチピット、或いは粒界内に線状痕が出てしまいます。

研磨は完璧!でしたら下記のアドバイスは老婆心ですので無視して下さい。

まず、銅材料の耐水ペーパー研磨4000番程のグレードまで磨いてください。
この位で研磨すると力加減...続きを読む

Q金属、半導体の抵抗の温度変化について

金属は温度が高くなると抵抗が大きくなり、半導体は温度が高くなると抵抗が小さくなるということで、理論的にどうしてそうなるのでしょうか。
金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?
半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。
あと自分で調べていたところ「バンド理論」というのを目にしました。
関係があるようでしたらこれも教えて頂くとありがたいです。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体の中において金属の自由電子に相当するものは、電子とホールです。この2つは電流を担う粒子ですので、「キャリア」(運ぶ人)と言います。
ホールは、半導体物理学においてプラスの電子のように扱われますが、その実体は、電子が欠けた場所のことを表す「穴」のことであって、おとぎ話の登場人物です。
電子の濃度とホールの濃度に違いがあったとしても、一定の温度においては、両者の濃度の積は一定です。
これは、水溶液において、H+ と OH- の濃度の積が一定(10^(-14)mol^2/L^2)であるのと実は同じことなのです。

中性の水溶液の温度が高くなると、H2O が H+ と OH- とに解離しやすくなり、H2O に戻る反応が劣勢になります。
それと同様に、真性半導体においても、温度が上がると電子とホールが発生しやすくなるのに比べて、両者が出合って対消滅する反応が劣勢になるため、両者の濃度の積は増えます。
キャリアが増えるので、電流は流れやすくなります。

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体...続きを読む

Q航空機はなぜリベット接合?

航空機の金属接合は戦前からリベット接合だと思うのですが、リベットのほうが溶接など他の手段より軽くて強いのでしょうか?

Aベストアンサー

1つは、高強度アルミニウム合金が多用され溶接での接合が難しいというのが挙げられます。
アルミニウム合金は、比重が1/3と軽く、軟鋼系材料の部品にくらべ重量を半分近くに減らせます。
その上に比強度が高いので、航空機製造での一般的な材質のようです。
反面、アルミニウムは酸化しやすく加熱に弱いこと(加熱するというのは、同時に酸化するということ)、融点が低くピンポイントでの加熱が難しいこと、歪やブローホール(空洞)が生じやすいことなどの欠点があります。
そのため、アルミニウム溶接には高度な技術が要求され、それがコストを押し上げる要因ともなるため嫌われているのだと思います。

2つ目は、フェイルセーフという考え方が未だに一般的であること。
リベット接合をするためには、リベット穴を沢山開けなければなりません。
ある一部にき裂が生じても、この穴によってき裂進展が防がれることになります。
つまり、飛行中に機体の一部にき裂が生じたとしても、それが一気に機体全体に広がるのが防がれ、着陸するまで安全を保つことに繋がります。
もちろん、単純に穴を開ければ良いという問題ではなく、きちんと計算・設計した上での話ですが。

ではでは、参考になれば幸いです。

1つは、高強度アルミニウム合金が多用され溶接での接合が難しいというのが挙げられます。
アルミニウム合金は、比重が1/3と軽く、軟鋼系材料の部品にくらべ重量を半分近くに減らせます。
その上に比強度が高いので、航空機製造での一般的な材質のようです。
反面、アルミニウムは酸化しやすく加熱に弱いこと(加熱するというのは、同時に酸化するということ)、融点が低くピンポイントでの加熱が難しいこと、歪やブローホール(空洞)が生じやすいことなどの欠点があります。
そのため、アルミニウム溶接には高...続きを読む


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