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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter May 26, 2013

Young's Modulus, latent fusion heat and other properties of pure metals in relation to their position in subgroups and periods of the Periodic Table

Alfred Buch
From the journal Materials Testing

Abstract

The positions of metallic elements in the Periodic Table are associated with a similar magnitude sequence in the case of Young's modulus E, latent fusion heat L and specific heat capacity W (in units of energy concentration cal/cm3 or J/cm3). The determined magnitudes change simultaneously with increase of the atomic number AN in the periods and subgroups of the Periodic Table. The subgroups can be divided into three types according to the E vs. AN type of relation. In each type, the E-moduli of all metals are arranged in a continuously decreasing sequence of magnitudes and in groups of metals with closest magnitudes of E. In this case, the metals with higher E-magnitudes have higher L-magnitudes. In the case of metals with larger values of E-moduli (E > 400 GPa, Os, Ir, Re, Ru, W), the density and hardness are large and the thermal expansion coefficients small. The ratios L/W are similar for metals from the B-subgroup and with the same structure. The order of metallic elements in the Periodic Table is important not only for chemical properties, but also for physical and mechanical properties such as the bond forces, elastic coefficients E, G, B and PR, heat parameters L, W and L/W, thermal expansion coefficients and E-thermal coefficients, the electrical resistivity, hardness numbers, metal density etc. All the mentioned properties were considered in MP-reports of the author.

Kurzfassung

Es wurde bewiesen, dass die Positionen der metallischen Elemente im Periodensystem einen ähnlichen Einfluss auf die Größe des Elastizitätsmodules E, der latenten Schmelzwärme L und der Wärmekapazität W haben. Diese Größen ändern sich entsprechend der Ordnungszahl AN in den Perioden und Untergruppen des Periodensystems. Die Untergruppen wurden in drei Arten unterteilt: für sinkende E-Werte mit alternierender Ordnungszahl; für steigende E-Werte mit steigender Ordnungszahl und für eine alternierende Reihenfolge (groß-klein-groß) mit steigender Ordnungszahl. In jeder Art der Untergruppen wurden alle Metalle nach der Größe des Elastizitätsmoduls geordnet und in Paaren von Metallen mit ähnlichen E-Modulen betrachtet. Es zeigte sich, dass in diesem Falle die Metalle, die einen größeren E-Modul besitzen, auch einen größeren L-Wert haben. Die Metalle mit den höchsten E-Modulen E > 400 GPa (Os, Ir, Re, Rh, W) besitzen auch hohe Härte- und Dichtewerte und kleine Werte für die thermischen Dehnung. Die Verhältnisse L/W haben ähnliche Werte für Metalle, die zu derselben Untergruppe gehören und dieselbe Struktur besitzen. Manchmal haben solche Metalle ähnliche Werte des elektrischen Widerstandes und ähnliche thermische Koeffizienten für die E-Module. Die Reihenfolge der Metallelemente im Periodensystem ist wichtig nicht nur für die chemischen Eigenschaften sondern auch für die physikalischen Eigenschaften, wie die Elastizitätsmodule und die Wärmegrößen und den elektrischen Widerstand und die Härte. Alle Eigenschaften wurden in den bisherigen Beiträgen des Autors in der Zeitschrift Materialprüfung betrachtet.


Prof. Dr. Sc.Tech. 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 Stregth Department of an industrial research institute in Warsaw. From 1969 until his retirement, he worked at the Aeronautical Department of the Technical University Technion in Haifa. He is the author of many publications in the field of fatigue and materials science. With his German cooperations researchers, he has frequently worked together with the Institut für Werkstoffkunde and the Laboratorium für Betriebsfestigkeit in Darmstadt.


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Published Online: 2013-05-26
Published in Print: 2005-06-01

© 2005, Carl Hanser Verlag, München

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