Mechanical Engineering

All insulating materials fail at some level of applied voltage, and ‘dielectric strength’ is the voltage  a  material  can  withstand  before breakdown  occurs.  Dielectric  strength  is  measured through the thickness of the material (taking care to avoid surface effects) and is normally expressed  as  a  voltage  gradient  (volts  per  unit  length).  Note  that  the  voltage  gradient  at breakdown is much higher for very thin test pieces (<100µm thick) than for thicker sections. The value of dielectric strength for a specimen is also influenced by its temperature and ambient humidity, by any voids or foreign materials in the specimen, and by the conditions of test, so that it is often difficult to compare data from…

A dielectric material (dielectric for short) is an electrical insulator that can be polarized by an applied electric field. When a dielectric is placed in an electric field, electric charges do not flow through  the  material  as  they do  in  a  conductor,  but  only slightly shift  from  their  average equilibrium positions causing dielectric polarization. Because of dielectric polarization, positive charges are displaced toward the field and negative charges shift in the opposite direction. This creates an internal electric field that reduces the overall field within the dielectric itself. If a dielectric is composed of weakly bonded molecules, those molecules not only become polarized, but also reorient so that their symmetry axes align to the field. The study of dielectric properties concerns storage and dissipation of electric and magnetic energy in materials. Dielectrics are important for explaining various phenomena in electronics, optics, and solid-state physics.

Brass is an alloy made of copper and zinc; the proportions of zinc and copper can be varied to create a range of brasses with varying properties. Bronze is an alloy consisting primarily of copper, usually with tin as the main additive. It is hard and tough, and it was so significant in antiquity that the Bronze Age was named after the metal. Admiralty brass contains 30% zinc, with 1% tin to inhibit dezincification in many environments. Alpha brasses with less than 35% zinc, are malleable, can be worked cold, and are used in pressing, forging, or similar applications. They contain only one phase, with face-centered cubic crystal structure. Alpha-beta brass (Muntz metal), also called duplex brass, is 35–45% zinc and is suited for hot working. It contains both α and β' phase; the β'-phase is body-centered cubic and is harder and stronger than α. Alpha-beta brasses are usually worked hot. Aluminium…

Chromium is a chemical element which has the symbol Cr and atomic number 24. It is the first element in Group 6. It is a steely-gray, lustrous, hard and brittle metal which takes a high polish, resists tarnishing, and has a high melting point. Chromium oxide was used by the Chinese in the Qin dynasty over 2,000 years ago to coat metal weapons found with the Terracotta Army. Chromium was discovered as an element after it came to the attention of the western world in the red crystalline mineral crocoite (lead(II) chromate), discovered in 1761 and initially used as a pigment. Louis Nicolas Vauquelin first isolated chromium metal from this mineral in 1797. Since Vauquelin's first production of metallic chromium, small amounts of native (free) chromium metal have been discovered in rare minerals, but these are not used commercially. Instead, nearly all chromium is commercially extracted from the single commercially viable orechromite, which is iron chromium oxide Chromite is also now the chief source of chromium for chromium pigments. Applications The strengthening effect of forming stable metal carbides at the grain boundaries and the strong increase in corrosion resistance made chromium an important alloying material for steel. The high-speed tool steels contain between 3 and 5% chromium. Stainless steel, the main corrosion-…

Zinc (symbol Zn), in commerce also spelter, is a metallic chemical element. It has atomic number 30. It is the first element of group 12 of the periodic table. In some respects zinc is chemically similar to magnesium: its ion is of similar size and its only common oxidation state is +2. Zinc is the 24th most abundant element in the Earth's crust and has five stable isotopes. The most common zinc ore is sphalerite (zinc blende), a zinc sulfide mineral. The largest mineable amounts are found in Australia, Asia, and the United States. Zinc production includes froth flotation of the ore, roasting, and final extraction using electricity (electrowinning). Brass, which is an alloy of copper and zinc, has been used since at least the 10th century BC in Judea and by the 7th century BC in Ancient Greece. Zinc metal was not produced on a large…

•     Aluminum is a light metal & easily machinable; has wide variety of surface finishes; good electrical and thermal conductivities; highly reflective to heat and light. •     Versatile metal - can be cast, rolled, stamped, drawn, spun, roll-formed, hammered, extruded and forged into many shapes. •   Aluminum can be riveted, welded, brazed, or resin bonded. •     Corrosion resistant - no protective coating needed, however it is often anodized to improve surface finish, appearance. •   Al and its alloys - high strength-to-weight ratio (high specific strength) owing to low density.…

•   Brasses and Bronzes are most commonly used alloys of Cu. Brass is an alloy with Zn. Bronzes contain tin, aluminum, silicon or beryllium. •    Other copper alloy families include copper-nickels and nickel silvers. More than 400 copper- base alloys are recognized. Applications - Electrical wires, - roofing, nails, rivets - Automotive radiator - core, lamp fixture, - clutch disk, - diaphragm, fuse clips, - springs - Furniture, radiator…

Copper -    Copper is one of the earliest metals discovered by man. -    The boilers on early steamboats were made from copper. -           The  copper  tubing  used  in  water  plumbing  in  Pyramids  was  found  in  serviceable condition after more than 5,000 years. -    Cu is a ductile metal. Pure Cu is soft and malleable, difficult to machine. -    Very high electrical conductivity – second only to silver.…

As stated above, there is a barrier to diffusion created by neighboring atoms that need to move to let the diffusing atom pass. Thus, atomic vibrations created by temperature assist diffusion. Also, smaller atoms diffuse more readily than big ones, and diffusion is faster in open lattices or in open directions. Similar to the case of vacancy formation, the effect of temperature in diffusion is given by a Boltzmann factor: D = D0 × exp(–Qd/kT).

This is the case when the diffusion flux depends on time, which means that a type of atoms accumulates in a region or that it is depleted from a region (which may cause them to accumulate in another region).