خواص المواد الهندسية

تتعدد خواص المواد الهندسية ،حسب طبيعتها وأنواعها.هناك الكثير من المواد الصناعية والطبيعية الهندسية التي تتشابه في الخواص ،لكن حتماً ما يتميز احدهما عن الأخر في خواص معينية.نذكر لكم من خلال موقع ابحاث ،بعضاً من الخواص الهامة للمواد الهندسية.

1-الخواص الطبيعية للمواد الهندسية

الخصائص الطبيعية أو الفيزيائية للمادة هي تلك التي يمكن ملاحظتها اثناء الإستخدام،دون تغيير هوية المادة،سواء عند الصناعة ،أو في المنتج النهائي.وتشمل هذه الخواص :

• كثافة المادة وهي الكتلة لكل وحدة حجم. يشار إليها عادة بعلامة “ρ”. وحدتها في النظام الدولي للوحدات هي كجم / م ³ .
• اللون الأساسي للمادة ،ومدى قابليتها في امتصاص الألوان الأخرى،على سبيل المثال يختلف لون الألمونيوم عن الحديد عن النحاس عن الذهب.
• الحجم والشكل في المادة الهندسية في الطبيعة،على سبيل المثال يقتصر الخشب بأحجام واشكال معينة تبعاً لطبيعة انتاجه من الشجر .وتختلف بعض المواد الأخرى في الشكل هل هي مواد سائلة كامياه،ام مسحوقة كالرمل،ام صلبة كالحديد.
• المسامية والتي تمثل كمية الفراغات في المواد الصلبة.حيث تحتوي المادة المنصهرة على بعض الغازات المذابة ،والتي تتبخر عندما تتصلب المادة ، وتترك وراءها فراغات.

2- الخواص الكيميائية

تصرف المادة عند ظروف الضغط والحرارة القياسية، وتظهر هذه الخاصية بوضوح أثناء التفاعلات الكيميائية.لأن معظم المواد الهندسية تترابط عادة مع المواد الأخرى وتتفاعل كيميائيًا مع بعضها البعض،قد تعاني المادة الهندسية من التدهور بسبب عدم التناسق الكيميائي بين خواصها،والتي يتم الكشف عنها عادة من خلال سلوك المادة في التفاعل الكيميائي،و تشمل تلك الخواص:

• التركيب الكيميائي للمادة الهندسية والذي يشير الى العناصر التي يتم دمجها معًا لتشكيل تلك المادة. يؤثر التركيب الكيميائي للمادة إلى حد كبير على خصائص المواد الهندسية. حيث تعتمد القوة والصلابة والليونة والهشاشة ومقاومة التآكل وقابلية اللحام وما إلى ذلك على التركيب الكيميائي للمواد.
• الترابط الذري ويمثل كيفية ربط الذرات ببعضها البعض لتشكيل المادة،وتختلف بين الروابط الأيونية ،التساهمية،المعدنية.تعتمد العديد من الخصائص ، مثل نقطة الانصهار ، ونقطة الغليان ، والتوصيل الحراري ، والتوصيل الكهربائي للمواد على نوع الترابط الذري للمواد.
• مقاومة التآكل للمادة وهي قدرة المادة على مقاومة الأكسدة في الظروف الجوية. حيث تتآكل المعادن النقية بشكل عام مثل الحديد والنحاس والألمنيوم وما إلى ذلك ببطء بسبب تفاعلها مع الوسط المحيط بها. لتجنب تآكل هذه المعادن في شكل نقي ، نستخدم هذه المعادن في شكل سبائك مثل الفولاذ المقاوم للصدأ ، والنحاس الأصفر
• الحموضة أو القلوية وهي خاصية كيميائية مهمة للمواد الهندسية. تم تحديدها من خلال قيمة الأس الهيدروجيني للمادة من 0 إلى 14.

3- الخواص الحرارية

الخواص الحرارية هي تلك الخواص المرتبطة بالتوصيل الحراري للمادة،أو الخصائص التي تظهرها مادة ما عند مرور الحرارة خلالها.تحدد الخصائص الحرارية للمادة كيفية تفاعلها عندما تتعرض لتقلباتالحرارة الزائدة أو الحرارة المنخفضة جدًا،وعادة ما تشمل الخصائص الحرارية للمادة ما يلي:

• السعة الحرارية وهي مقدار الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة المادة بدرجة واحدة.
• التمدد الحراري وهو التغيير في مساحة وحجم وشكل المادة،عند تمرير الحرارة عليها بنسب معينة.
• توصيل حراري وهي الخاصية التي تفرق بين المواد الموصلة للحرارة ،وبين المواد العازلة أي لا تتأثر بالحرارة ،أو رديئة التوصيل الحراري.
• الإجهاد الحراري،وهي خاصية تعبر عن مدى قوة تحمل المواد الهندسية للحرارة التي تتعرض لها،وتختلف من نقطة الى اخرى حسب طبيعة المادة نفسها.قد تتعرض المادة الى انكماش أو انصهار مثل البلاستك .

4- الخواص الميكانيكية

هي الخواص التي تؤثر على القوة الميكانيكية وقدرة المادة على التشكيل في الشكل المناسب. تتضمن بعض الخصائص الميكانيكية النموذجية للمادة ما يلي:

• قوة تحمل المادة في وجود قوى أو حمل خارجي.هناك بعض المنتجات تصنع من مواد هندسية يجب أن تتمتع بقوة ميكانيكية مناسبة لتكون قادرة على العمل تحت قوى أو أحمال ميكانيكية مختلفة.
• سهولة التشكيل من حيث قابليتها للطرق والسحب وخلافه،لتتشكل على شكل صفيحة رقيقة ،أو على شكل دائرة أو مربع.
• هشاشة المادة والتي تشير إلى مدى سهولة تكسيرها عندما تتعرض لقوة أو حمل.
• المرونة وهي قدرة المادة على امتصاص الطاقة عندما يتم تشويهها بشكل مرن من خلال تطبيق الضغط وتحرير الطاقة عند إزالة الضغط.
• اللدونة هي جانب من جوانب مرونة المادة وتعتمد على درجة الحرارة.
• المتانة هي الحالة المعاكسة للهشاشة،وهي خاصية للمادة تمكنها من تحمل الصدمات.
• الصلادة وهي قدرة المادة على مقاومة الخدش أو التآكل أو القطع أو الاختراق.

5- الخواص الكهربية

هي الخصائص الكهربائية للمادة تلك التي تحدد قدرة المادة على التوصيل لـ التيار الكهربي وبالتالي تحدد ما أن كانت مناسبة لتطبيق معين في الهندسة الكهربائية .وتشمل هذه الخواص:

• المقاومة النوعية وهي خاصية المادة التي تقاوم تدفق التيار الكهربائي عبر المادة.
• مواد موصلة وهي خاصية للمادة تسمح بتدفق التيار الكهربائي عبرها  كالنحاس والحديد.
• مواد عازلة وتشير إلى قدرتها على الصمود في الفولتية العالية،ومنع مرور اي تيار من خلالها كـ الخشب والبلاستك.
• كهروحرارية تحول الطاقة الكهربية الى طاقة حرارية والعكس صحيح.حيث يشكل هذا التأثير أساس تشغيل المزدوجات الحرارية وبعض محولات الطاقة .

6- الخواص المغناطيسية

مثلما تكون بعض المواد موصلات جيدة أو سيئة للكهرباء ، يمكن أن تكون بعض المواد موصلات جيدة أو سيئة للمغناطيسية.عادة ما يتم تصنيف المواد المغناطيسية إلى فئات متعددة، بناءً على سلوك المواد في المجال المغناطيسي. الخصائص المغناطيسية للمادة هي تلك التي تحدد قدرة المادة على أن تكون مناسبة لتطبيق مغناطيسي معين. بعض الخصائص المغناطيسية النموذجية للمواد الهندسية قد تكون على هيئة تجاذب او تنافر للمجال المغناطيسي.فالمواد ذات النفاذية المغناطيسية عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي تنتج مغنطة سالبة لذلك تنفر من المغناطيس.