Metallituotteet muodostavat pääperustanteknisen viestinnän infrastruktuurituki, toimii konepajateollisuuden ja rakentamisen raaka-aineina. Kullakin näistä alueista tällaisten elementtien käyttöön liittyy suuri vastuu. Sekä kemialliset että mekaaniset kuormat vaikuttavat asennus- ja viestintärakenteisiin, mikä edellyttää materiaalien ominaisuuksien ensisijaista analysointia. Toimintaparametrien ymmärtämiseksi käytetään metallienergian kaltaista käsitettä, joka määrittää yksittäisen elementin tai rakenteen käyttäytymisen tietyissä käyttöolosuhteissa.
Monet prosessit metallin rakenteessaTuotteet määritetään vapaan energian ominaisuuksien perusteella. Tällaisen potentiaalin omaavien ionien läsnäolo materiaalissa johtaa niiden liikkumiseen muihin väliaineisiin. Esimerkiksi vuorovaikutuksessa liuosten kanssa, jotka sisältävät samanlaisia ioneja, metallielementit menevät kontaktiseokseen. Mutta tämä tapahtuu tapauksissa, joissa metallien vapaa energia ylittää liuoksessa olevan. Tämän seurauksena positiivinen kaksoissähkökenttälevy voidaan muodostaa johtuen vapaista elektroneista, jotka ovat lähellä metallipintaa. Tämän kentän vahvistaminen toimii myös esteenä uusien ionien kulkemiselle - näin syntyy vaiheraja, joka estää elementtien siirtymisen. Tällaisen liikkeen prosessi jatkuu siihen hetkeen saakka, kun rajoituspotentiaaliero saavutetaan vasta muodostuneessa kentässä. Piikin raja määräytyy liuoksen ja metallin mahdollisten erojen tasapainon mukaan.
Kun uudet molekyylit osuvat metalliinpinta kehittää vapaita alueita. Liikkumisprosessissa molekyylit vievät mikrohalkeamia pinnalle ja pienten jyvien erotusalueet ovat kidehilan segmenttejä. Tämän kaavan mukaan vapaa pintaenergia muuttuu, mikä vähenee. Kiinteissä aineissa voidaan myös tarkkailla prosesseja, joilla muovivirtausta helpotetaan pinta-alueilla. Näin ollen metallien pintaenergia määräytyy molekyylien vetovoimien avulla. Tässä yhteydessä on myös syytä huomata pintajännityksen arvo, joka riippuu useista tekijöistä. Erityisesti sen määrää molekyylien geometria, niiden vahvuudet ja atomien lukumäärä rakenteessa. Molekyylien sijoittuminen pintakerrokseen on myös tärkeä.
Jännitysprosessit tapahtuvat yleensäheterogeeniset väliaineet, jotka eroavat sekoittumattomien vaiheiden rajapinnalta. Mutta on huomattava, että jännityksen ohella esiintyy pintojen muita ominaisuuksia, johtuen niiden vuorovaikutuksen parametreista muiden järjestelmien kanssa. Näiden ominaisuuksien yhdistelmä määrää suurimman osan metallin teknisistä parametreista. Puolestaan metallin energia, pintajännityksen suhteen, voi määrittää seosten pisaroiden yhdistymisen parametrit. Teknologit paljastavat siis tulenkestävien materiaalien ja sulamien ominaisuuksien sekä niiden vuorovaikutuksen metallisen ympäristön kanssa. Lisäksi pintaominaisuudet vaikuttavat lämpöteknologisten prosessien nopeuteen, mukaan lukien kaasun muodostuminen ja metallien vaahtoaminen.
On jo todettu, että jakelukonfiguraatiometallipinnan rakenteella olevat molekyylit voivat määrittää materiaalin yksilölliset ominaisuudet. Erityisesti monien metallien ominaisheijastus samoin kuin niiden peittävyys määräytyy energiatasojen jakauman perusteella. Energioiden kertyminen vapailla ja miehitetyillä tasoilla edistää minkä tahansa kvantin antamista kahdella energiatasolla. Yksi niistä on valenssikaistalla ja toinen johtumisalueilla. Ei voida sanoa, että elektronien energian jakautuminen metallissa on paikallaan eikä tarkoita muutoksia. Esimerkiksi valenssikaistan elementit voivat absorboida valon kvantteja siirtymällä johtokykyyn. Tämän seurauksena valo absorboituu pikemminkin kuin heijastuu. Tästä syystä metallien rakenne on läpinäkymätön. Kirkkauden osalta se johtuu valon emissioprosessista, kun säteilyn aktivoimat elektronit palaavat matalalle energiatasolle.
Tämän potentiaalin muodostaa ionien energia, jamyös johtavien elektronien lämpöliikkeellä. Tätä arvoa luonnehtivat epäsuorasti metallirakenteiden sisäiset varaukset. Erityisesti elektrolyyttien kanssa kosketuksissa olevan teräksen oma potentiaali asetetaan automaattisesti. Monet epäsuotuisat prosessit liittyvät sisäisen energian muutoksiin. Tätä indikaattoria voidaan käyttää esimerkiksi korroosio- ja muodonmuutosilmiöiden määrittämiseen. Tällaisissa tapauksissa metallin sisäinen energia määrittää mikro- ja makrovaurioiden läsnäolon rakenteessa. Lisäksi tämän energian osittainen haihtuminen saman korroosion vaikutuksesta johtaa myös tietyn murto-osan häviöön. Käytännössä metallituotteiden toiminta, sisäisen energian muutosten negatiiviset tekijät voivat ilmetä rakenteellisten vaurioiden ja plastisuuden vähenemisen muodossa.
Kuvattaessa kokoelmaa hiukkasia, jotkavuorovaikutuksessa toistensa kanssa kiinteässä, kvanttimekaanisessa elektronien energiakonseptissa. Yleensä käytetään diskreettejä arvoja, jotka määrittävät näiden elementtien jakautumisen luonteen energiatasojen mukaan. Kvanttiteorian vaatimusten mukaisesti elektronien energian mittaus suoritetaan elektronivoltteina. Uskotaan, että metalleissa elektronien potentiaali ylittää energian kaksi suuruusluokkaa, joka lasketaan huoneenlämpötilassa olevien kaasujen kineettisen teorian mukaan. Tässä tapauksessa elektronien metallien vapautumisen energia ja erityisesti elementtien liikkumisnopeus ei riipu lämpötilasta.
Ionien energian laskeminen mahdollistaa sen määrittämisenmetallin ominaisuudet sulamis-, sublimaatio-, muodonmuutosprosesseissa jne. Teknologit paljastavat erityisesti vetolujuuden ja elastisuuden indikaattorit. Tätä varten otetaan käyttöön myös kidehilan käsite, jonka solmuissa on ioneja. Ionin energiapotentiaali lasketaan yleensä ottaen huomioon sen mahdollisuus tuhoavaan vaikutukseen kiteiseen aineeseen muodostamalla komposiittihiukkasia. Ionien tilaan voi vaikuttaa myös metallien törmäyksen aikana lyötyjen elektronien kineettinen energia. Koska olosuhteissa, joissa potentiaaliero kasvaa elektrodien väliaineessa tuhanteen volttiin, hiukkasten liikkumisnopeus kasvaa merkittävästi, kertynyt potentiaali on riittävä laskemaan vastamolekyylit ioneiksi.
Metallille on ominaista sekoitettu sidos.Kovalenttisilla ja ionisidoksilla ei ole terävää eroa ja ne ovat usein päällekkäisiä. Siten metallin kovettumisprosessi lejeeringin ja plastisen muodonmuutoksen vaikutuksesta selittyy tarkalleen metallisidoksen ylivirtauksella kovalenttiseen vuorovaikutukseen. Näiden sidosten tyypistä riippumatta ne kaikki määritellään kemiallisiksi prosesseiksi. Lisäksi jokaisella yhteydellä on energiaa. Esimerkiksi ioniset, sähköstaattiset ja kovalenttiset vuorovaikutukset voivat tuottaa potentiaalin 400 kJ. Metallin energia vuorovaikutuksessa eri väliaineiden kanssa ja mekaanisissa kuormituksissa riippuu myös erityisarvosta. Metallisidoksia voidaan luonnehtia erilaisilla lujuusindikaattoreilla, mutta missään ilmenemismuodossa ne eivät ole verrattavissa kovalenttisten ja ionisten väliaineiden vastaaviin ominaisuuksiin.
Yksi tärkeimmistä ominaisuuksistaluonnehtivat sidosten energiaa, on kylläisyys. Tämä ominaisuus määrää molekyylien tilan ja erityisesti niiden rakenteen ja koostumuksen. Metallissa hiukkasia on erillisessä muodossa. Aikaisemmin valenssisidosten teoriaa käytettiin monimutkaisten yhdisteiden toiminnallisten ominaisuuksien ymmärtämiseen, mutta viime vuosina se on menettänyt merkityksensä. Kaikista eduistaan huolimatta tämä käsite ei selitä useita tärkeitä ominaisuuksia. Niiden joukossa ovat yhdisteiden absorptiospektrit, magneettiset ominaisuudet ja muut ominaisuudet. Mutta laskettaessa metallien pintaenergiaa voidaan paljastaa sellainen ominaisuus kuin syttyvyys. Se mittaa metallipintojen kykyä syttyä aktivaattoreita räjäyttämättä.
Suurimmalle osalle metalleista on ominaista valenssikokoonpano elektronisella rakenteella. Tämän rakenteen ominaisuuksista riippuen määritetään myös materiaalin sisäinen tila. Näiden indikaattoreiden perusteella ja sidokset huomioon ottaen voidaan tehdä johtopäätöksiä tietyn metallin sulamislämpötilan arvoista. Esimerkiksi pehmeillä metalleilla, kuten kullalla ja kuparilla, on alhaisemmat sulamispisteet. Tämä johtuu parittomien elektronien määrän vähenemisestä atomissa. Toisaalta pehmeillä metalleilla on korkea lämmönjohtavuus, mikä puolestaan selittyy suurella elektronien liikkuvuudella. Muuten, metalli, joka varastoi energiaa optimaalisessa ionijohtokyvyssä, tuottaa elektronien ansiosta suuren sähköjohtavuuden. Tämä on yksi tärkeimmistä suorituskykyominaisuuksista, jonka määrää metallitila.
Metallien kemialliset ominaisuudet määräävät suurelta osinniiden tekniset ja fyysiset ominaisuudet. Tämä antaa asiantuntijoille mahdollisuuden keskittyä materiaalin energiatehokkuuteen mahdollisuuden suhteen käyttää sitä tietyissä olosuhteissa. Lisäksi metallin energiaa ei voida aina pitää itsenäisenä. Toisin sanoen sen oma potentiaali voi muuttua riippuen vuorovaikutuksen luonteesta muiden ympäristöjen kanssa. Metallipintojen ilmeisimmät yhteydet muihin elementteihin ovat esimerkkejä siirtymisprosesseista, kun vapaa energiataso täyttyy.
