| | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость. / / Электропроводимость (электрическая проводимость) и электрическое сопротивление никеля и никелевых сплавов.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Удельное сопротивление металлов (при 20° C) от компании поставщика КМЗ / Kmz
| Вещество | Удельное сопротивление мкОм • мм2/м |
|---|---|
| Алюминий | 0,028 |
| Вольфрам | 0,055 |
| Железо | 0,098 |
| Золото | 0,023 |
| Константан | 0,44−0,52 |
| Латунь | 0,025−0,06 |
| Манганин | 0,42−0,48 |
| Медь | 0,0175 |
| Молибден | 0,057 |
| Никелин | 0,39−0,45 |
| Никель | 0,100 |
| Олово | 0,115 |
| Ртуть | 0,958 |
| Свинец | 0,221 |
| Серебро | 0,016 |
| Тантал | 0,155 |
| Фехраль | 1,1−1,3 |
| Хром | 0,027 |
| Цинк | 0,059 |
| Вещество | К | Вещество | К |
|---|---|---|---|
| Алюминий | 0,0042 | Олово | 0,0042 |
| Вольфрам | 0,0048 | Платина | 0,004 |
| Константан | 0,00002 | Ртуть | 0,0009 |
| Латунь | 0,001 | Свинец | 0,004 |
| Медь | 0,0043 | Серебро | 0,0036 |
| Манганин | 0,00003 | Сталь | 0,006 |
| Молибден | 0,0033 | Тантал | 0,0031 |
| Никель | 0,005 | Хром | 0,006 |
| Никелин | 0,0001 | Фехраль | 0,0002 |
| Нихром | 0,0001 | Цинк | 0,004 |
Сплавы (состав в %):
- Константан (58,8 Cu, 40 Ni, 1,2 Mn)
- Манганин (85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
- Нейзильбер (65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
- Никелин (54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
- Нихром (67,5 Ni, 15 Cr, 16 Fe, 1,5 Mn)
- Реонат (84Cu, 12Mn, 4 Zn)
- Фехраль (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)
Удельное сопротивление нихрома
Каждое тело, через которое пропускается электрический ток, автоматически оказывает ему определенное сопротивление. Свойство проводника противостоять электрическому току принято называть электрическим сопротивлением.
Рассмотрим электронную теорию данного явления. При движении по проводнику свободные электроны постоянно встречают на своем пути другие электроны и атомы. Взаимодействуя с ними, свободный электрон теряет часть своего заряда. Таким образом, электроны сталкиваются с сопротивлением со стороны материала проводника. Каждое тело имеет свою атомную структуру, которая оказывает электрическому току разное сопротивление. Единицей сопротивления принято считать Ом. Обозначается сопротивление материалов — R или r.
Чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через это тело. И наоборот: чем выше сопротивление, тем хуже тело проводит электрический ток.
Сопротивление каждого отдельно взятого проводника зависит от свойств материала, из которого он изготовлен. Для точной характеристики электрического сопротивления того или иного материала было введено понятие — удельное сопротивление (нихрома, алюминия и т. д.). Удельным считается сопротивление проводника длиной до 1 м, сечение которого — 1 кв. мм. Этот показатель обозначается буквой p. Каждый материал, использующийся в производстве проводника, обладает своим удельным сопротивлением. Для примера рассмотрим удельное сопротивление нихрома и фехрали (более 3 мм):
- Х15Н60 — 1.13 Ом*мм/м
- Х23Ю5Т — 1.39 Ом*мм/м
- Х20Н80 — 1.12 Ом*мм/м
- ХН70Ю — 1.30 Ом*мм/м
- ХН20ЮС — 1.02 Ом*мм/м
Удельное сопротивление нихрома, фехрали указывает на основную сферу их применения: изготовление аппаратов теплового действия, бытовых приборов и электронагревательных элементов промышленных печей.
Поскольку нихром и фехраль преимущественно используются в производстве нагревательных элементов, то самая распространенная продукция — нихромовая нить, лента, полоса Х15Н60 и Х20Н80, а также фехралевая проволока Х23Ю5Т.
Наш консультант сэкономит ваше время!
Артём
отдел продаж
+7 (905) 270-13-45
Удельное сопротивление нихрома, плотность, теплопроводность, теплоемкость
Рассмотрены состав и основные физические свойства нихрома: удельное электрическое сопротивление, температура плавления, максимальная рабочая температура, удельная теплоемкость, коэффициент теплового линейного расширения, плотность нихрома и его теплопроводность.
Свойства в таблицах указаны для следующих марок:
- ферронихром Х15Н60;
- нихром Х20Н80;
- сплав Nikrothal 80;
- сплав, содержащий 10% хрома и 90% никеля.
Удельное сопротивление нихрома, его температура плавления и применения
В таблице представлено удельное электрическое сопротивление нихрома в зависимости от температуры в интервале от 20 до 1200°С. Удельное сопротивление нихрома указано в размерности мкОм·м. Например, при температуре 900°С нихром Х20Н80-Н имеет удельное электрическое сопротивление, равное 1,149 микро Ом·м (или 1,149·10-6 Ом·м).
С ростом температуры удельное сопротивление нихрома увеличивается. В процессе нагрева увеличение сопротивления нихрома от температуры может составлять 7…11% в интервале 20…1200°С. Однако, прямая линейная зависимость удельного сопротивления от температуры характерна только для ферронихрома Х15Н60, содержащего большое количество железа.
Сплавы Ni-Cr с низким содержанием железа имеют иной характер зависимости сопротивления от температуры: нихром Х20Н80 показывает снижение величины удельного сопротивления в диапазоне от 500 до 900°С; удельное сопротивление нихрома марки Nikrothal 80 не зависит от температуры в интервале 400…900°С.
| Температура, °C | Х15Н60 | Х20Н80-Н | Nikrothal 80 |
|---|---|---|---|
| 20 | 1,12 | 1,13 | 1,09 |
| 100 | 1,135 | 1,137 | 1,101 |
| 200 | 1,152 | 1,147 | 1,112 |
| 300 | 1,172 | 1,155 | 1,123 |
| 400 | 1,189 | 1,163 | 1,134 |
| 500 | 1,203 | 1,166 | 1,134 |
| 600 | 1,213 | 1,156 | 1,134 |
| 700 | 1,213 | 1,148 | 1,134 |
| 800 | 1,22 | 1,147 | 1,134 |
| 900 | 1,229 | 1,149 | 1,134 |
| 1000 | 1,238 | 1,158 | 1,145 |
| 1100 | 1,248 | 1,167 | 1,155 |
| 1200 | — | 1,175 | 1,166 |
Температура плавления нихрома составляет 1400°С. Ферронихром Х15Н60 имеет чуть более низкую температуру плавления. Максимальная рабочая температура рассмотренных сплавов имеет значение 1125…1200°С.
Основное назначение нихрома — применение в виде ленты и проволоки для электрических нагревателей. Необходимо отметить, что максимальная температура применения нихромовой проволоки существенно зависит от ее диаметра. Например, согласно ГОСТ 12766.1-90, для проволоки Х20Н80-Н диаметром 0,2 мм максимальная рабочая температура на воздухе составляет всего 950°С. При увеличении диаметра такой проволоки до 1 мм ее рабочая температура может достигать 1100°С.
| Марка нихрома | Состав | tпл, °C | tраб, °C |
|---|---|---|---|
| Х15Н60 | 55-61% Ni, 15-18% Cr, остальное Fe | 1390 | 1125 |
| Х20Н80-Н | Основной Ni, 20-23% Cr, Fe не более 1% | 1400 | 1200 |
| Nikrothal 80 | Основной Ni, 19-21% Cr, Fe не более 2% | 1400 | 1200 |
Теплоемкость, линейное расширение, плотность и теплопроводность нихрома
В таблице представлены следующие физические свойства нихрома: удельная теплоемкость при 25°С, средний коэффициент теплового линейного расширения в интервале температуры от 20 до 1000°С и плотность нихрома при 25°С.
Следует отметить, что рассмотренные марки нихрома имеют близкие значения физических свойств. Плотность нихрома находится в диапазоне 8200…8660 кг/м3 и повышается с увеличением содержания в сплаве никеля. Коэффициент теплового линейного расширения нихрома при 20…1000°С имеет значение (17…18)·10-6 град-1. Удельная теплоемкость нихрома, в зависимости от марки, составляет 440…460 Дж/(кг·град).
| Марка нихрома | C, Дж/(кг·град) | α·106, град-1 | ρ, кг/м3 |
|---|---|---|---|
| Нихром (10%Cr + 90%Ni) | 460 | 18 | 8660 |
| Х15Н60 | 460 | 17 | 8200 |
| Х20Н80-Н | 440 | 18 | 8400 |
| Nikrothal 80 | 460 | 17,2 | 8300 |
Теплопроводность нихрома имеет величину, близкую по значению с теплопроводностью нержавеющей стали. В таблице приведены данные по теплопроводности рассмотренных сплавов при различных температурах в интервале от 0 до 600°С.
Теплопроводность нихрома увеличивается при нагревании. С повышением содержания никеля в сплаве его коэффициент теплопроводности повышается. К примеру, сплав, содержащий 10% Cr и 90% Ni, имеет наибольшую теплопроводность из рассмотренных сплавов, равную 17,4 Вт/(м·град) при 20°С.
| t, °С → | 0 | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нихром (10%Cr + 90%Ni) | 17,1 | 17,4 | 18,9 | 20,9 | 22,8 | 24,7 | — | — |
| Х15Н60 | 11,8 | — | 13,3 | 14,6 | 16,1 | 17,5 | — | — |
| Х20Н80-Н | 12,2 | 13,6 | 13,8 | 15,6 | 17,2 | 18,9 | — | 22,6 |
| Nikrothal 80 | — | 15 | 15 | 15 | 15 | 17 | 19 | 21 |
Источники:
- Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
- ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
- ГОСТ 12766.1-90 Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
- ГОСТ 12766.3-90 Сплавы калиброванные прецизионные с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия.
- Лариков Л.Н., Юрченко Ю.Ф. Тепловые свойства металлов и сплавов. Справочник Киев: Наукова думка, 1985 — 439 с.
- Сайт www.kanthal.com
Удельное сопротивление — сплав — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Удельное сопротивление — сплав
Cтраница 1
Удельное сопротивление сплавов определяется в основном наличием примесей и нарушением структуры входящих в них металлов. При этом атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого. На рис. 4.2 представлена зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор. Эта зависимость наглядно иллюстрирует отмеченные выше явления. [1]
Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор, от изменения содержания каждого из них в пределах от нуля до 100 % представлена графически на фиг. Обычно при этом наблюдается определенная закономерность и для изменения ТКр: относительно высокими значениями температурного коэффициента удельного сопротивления обладают чистые металлы, а у сплавов ТКр меньше и даже может достигать небольших отрицательных значений ( фиг. [2]
Увеличение содержания марганца повышает удельное сопротивление сплава, но резко ухудшает его механические свойства. Использование выплавленного алюминия не рекомендуется: при повторном использовании резко снижается его пластичность. [3]
По сравнению с никелем удельное сопротивление сплава никеля с железом в три раза больше, что позволяет упростить конструкцию чувствительного элемента и повысить ее надежность. Характеристики этого сплава не одинаковы от партии к партии, в связи с чем необходимо применять индивидуальную градуировку. [5]
По оси ординат отложены величины, пропорциональные концентрации растворенного металла ( разница между удельным сопротивлением сплава и удельным сопротивлением чистого щелочного металла), по оси абсцисс — падение напряжения. По наклону прямой на логарифмическом графике определяют коэффициент электродиффузии К. [7]
Как уже указывалось, примеси н нарушения правильной структуры металлов увеличивают их удельное сопротивление. Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор, от изменения содержания каждого из них в пределах от 0 до 100 % представлена на рнс. [9]
Зависимость удельного сопротивления от состава в твердых сплавах выражается двумя правилами. Правило Нордгейма гласит, что удельное сопротивление сплава должно быть приблизительно пропорционально произведению молярных долей двух компонентов; по правилу Линде скорость увеличения сопротивления с повышением концентрации в разбавленных сплавах должна быть пропорциональна квадрату разницы валентности компонентов. [10]
Сплавы хрома, алюминия и железа могут обладать высокой нагревостойкостью при повышенном содержании хрома ( до 65 %) и тщательном удалении из состава углерода. По мере увеличения содержания хрома растет удельное сопротивление сплава, однако волочение проволоки становится затруднительным. Так, из сплава, содержащего 20 % хрома, может прокатываться проволока диаметром не менее 0 3 мм, а из сплавов с содержанием 25 % Сг — проволока диаметром не менее 6 мм. Хромоалюминиевые сплавы выпускаются четырех типов. Однако механическая обработка большинства сплавов этого типа затруднена ввиду его хрупкости. Хромоалюминиевые сплавы применяются в основном для мощных нагревательных элементов. [11]
Третья особенность электропроводности металлов также связана с правилом Маттиссена. Эта особенность заключается в том, что удельное сопротивление сплава всегда выше, чем удельное сопротивление металлов, составляющих этот сплав. [13]
Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами. [15]
Страницы: 1 2
удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления
Таблица удельных сопротивлений проводников
| Материал проводника | Удельное сопротивление ρ в |
| Серебро Медь Золото Латунь Алюминий Натрий Иридий Вольфрам Цинк Молибден Никель Бронза Железо Сталь Олово Свинец Никелин (сплав меди, никеля и цинка) Манганин (сплав меди, никеля и марганца) Константан (сплав меди, никеля и алюминия) Титан Ртуть Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) Фехраль Висмут Хромаль | 0,015 0,0175 0,023 0,025… 0,108 0,028 0,047 0,0474 0,05 0,054 0,059 0,087 0,095… 0,1 0,1 0,103… 0,137 0,12 0,22 0,42 0,43… 0,51 0,5 0,6 0,94 1,05… 1,4 1,15… 1,35 1,2 1,3… 1,5 |
Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм2. Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.
Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.
Сопротивление проводника можно определить по формуле:
где r – сопротивление проводника в омах; ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника в м; S – сечение проводника в мм2.
Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм2.
Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм2.
Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.
Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм2. Определить необходимую длину проволоки.
Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.
Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.
Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.
По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает свинец.
Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.
У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 – 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.
Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.
температурный коэффициент сопротивления
– это изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, обозначается буквой α.
Если при температуре t сопротивление проводника равно r, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления
Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).
Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).
Таблица 2
Общая характеристика
Все большую популярность сегодня приобретают изделия, изготовленные из манганина. Манганин представляет собой особый сплав на основе никеля и марганца. Существуют разновидности манганина в зависимости от процентного содержания дополнительных элементов. Главными компонентами сплава являются кобальт и никель (2,5 — 3,5%) (Co+Ni), марганец (11,5 — 13,5%) и медь (85%). Главными достоинствами сплава являются невысокий температурный коэффициент сопротивления и сравнительно небольшая термо-электродвижущая сила в паре с медью.
Манганин МНМц 3−12
| Cu | Fe | Mn | Pb% и S% | Ni+Co | Примеси |
| Основа > 82% | ≤ 0.2 | 11.5 — 13.5 | по 0,02% | 2.5 — 3.5 | ≤ 0.4 |
Манганин МНМцАЖ 3−12−0,3−0,3
| Cu | Mn | Fe | Al | Ni+Co | Примеси |
| 81.7 — 85.2 | 11.5 — 13.5 | 0.2 — 0.5 | 0.2 — 0.4 | 2.5 — 3.5 | ≤ 0.4 |
Основные качества
Начиная работать с манганином, нужно ознакомиться с его свойствами. Стоит учитывать, что максимально допустимая температура эксплуатации не должна превышать +300°С. Чтобы добиться большей эффективности в использовании, обязательно нужно регулировать уровень влажности воздуха, поскольку манганин очень чувствителен к изменениям такого рода. По этой же причине существует опасность развития коррозии, если атмосфера насыщена водяным паром и кислотами. В связи с механическим напряжением, которому подвергается проволока, наматываясь на стержень, происходит изменение её структуры, что приводит, в свою очередь, к перегруппировке молекул… Поэтому после продолжительного использования, манганин вполне может изменить свое сопротивление. Учитывая всё вышеперечисленное, можно продлить срок эксплуатации изделий из этого материала.
Сплав латуни
Латунь металл компонентный. Это означает, что чаще всего латунь идёт в сплавах с другими металлами. Для латуни главным легирующим элементом обычно считается цинк. Но при необходимости он может быть дополнен другими элементами: марганец, железо, свинец или никель. У латуни есть несколько сплавов, которые в разной мере популярны, но рассмотреть следует два самых востребованных и интересных в практическом плане: двойной и многокомпонентный, содержащий медь.
Для любого мастера, работающего с латунью, температура плавления этого сплава имеет определённый практический смысл. Осведомлённость в этой области сможет помочь в решении многих вероятных проблем.
Если знать температуру плавления латуни, то есть предел, при котором её можно расплавить, то появится возможность изготавливать различные конструктивные элементы, возможно и в домашних условиях.
Материалы высокой проводимости
К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10 -20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).
Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:
- малое удельное сопротивление;
- достаточно высокая механическая прочность;
- удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
- хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
- относительная легкость пайки и сварки.
Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.
В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.
Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.
В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.
Алюминий
Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного — 2.7 Мг/м 3 . Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.
Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного
Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь
Константан
Имеет белый цвет с характерным желтоватым оттеком. В состав входят: медь -59 %; никель – 39-41 %; марганец – 1-2 %. Температура плавления 1260 °С. Этот медно-никелевый сплав получил свое название благодаря основному свойству – термостабильности. Он имеет очень хорошие показатели электрического сопротивления при низком значении температурного коэффициента расширения. Сплав идет для изготовления проволоки для термопар, в производстве измерительных приборов, а также электронагревательных элементах, работающих при температурах до 400-500 градусов.
Проволока, изготовленная из константана, подвергается специальной термической обработке, в результате которой металл на поверхности образует тонкую окисную пленку. Благодаря этому изделие не нуждается в дополнительной лакировке или защитном покрытии. Константан очень пластичен. Это свойство позволяет применять его при сварке медно-никелевых сплавов.
Недостатком константана является его достаточно высокая ЭДС – около 43 мкВ. Это исключает использование проволоки и ленты из него в высокоточных измерительных приборах.
Применение
Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.
Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.
Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C. Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением. Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C.
Серебряный манганин
Если медь в сплаве заменить аргентумом, то получится серебряный манганин белесого цвета, имеющий те же свойства, но значительно более дорогостоящий.
Применение манганина
Ферромарганец добавляет манганину твердости и увеличивает магнитные свойства. При этом незначительно уменьшается электросопротивление, но именно оно наиболее ценится в сплаве.
Поскольку показатели сопротивления манганина со временем остаются неизменными, его используют в электроизмерительных приборах. Элементы таких аппаратов не должны реагировать на колебания температуры либо тока.
Из манганина изготавливают элементы вольтомметров, гальванометров, милливольтметров, гальванометров, амперметров, миллиамперметров, ваттметров, электрических счетчиков, фазометров, частометров, омметров. Также сплав широко применяют в производстве шунтов, резисторов, датчиков, катушек сопротивления.
При этом необходимо учитывать, что медный манганин подвержен коррозии, в отличие от серебряного, у которого появляется только оксидная пленка.
Манганин
Манганин имеет очень малое значение термоЭДС в паре с медью, высокую стабильность удельного сопротивления во времени, что позволяет широко использовать его при изготовлении резисторов и электроизмерительных приборов самых высоких классов точности.
Манганин ( как и другие сплавы) имеет свойство изменять свое сопротивление с течением времени. Основной причиной этого являются те механические напряжения, которые создаются в проволоке при намотке ее и приводят впоследствии к некоторым перегруппировкам молекул и изменению структуры материала. Для повышения стабильности изготовленных катушек сопротивления их подвергают искусственному старению, нагревая несколько раз до 150 С, что значительно уменьшает последующее изменение сопротивления в процессе эксплуатации. Для катушек сопротивлений с номинальным значением менее 100 ом, наматываемых из голой, неизолированной проволоки, в последнее время разработан более эффективный способ искусственного старения, заключающийся в весьма быстром нагреве уже намотанной катушки до температуры около 600 С кратковременным импульсом электрического тока.
Манганин – медный сплав, содержащий ( кроме меди) 11 0 – 13 / 0 Мп и 2 5 – 3 5 % Ni; используется для изготовления реостатов и катушек сопротивления в электротехнических приборах.
Манганин – сплав, содержащий 11 – 13 % марганца, 2 5 – 3 5 % никеля, остальное – медь с примесями кремния и железа.
Манганин – сплав меди 86 %, марганца 12 % и никеля 2 %, обладает высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом ( примерно 0 6 10 – 5 1град), поэтому он применяется для изготовления шунтов, добавочных сопротивлений и образцовых катушек сопротивлений.
Манганин отличается характерным желтоватым оттенком.
Манганин представляет собой сплав меди, марганца и никеля.
Манганин и константан используются для эмалирования как в виде мягкой, так и в виде твердой проволоки. Нихромовые эмалированные провода выпускаются из проволоки, предварительно отожженной в водородной среде.
Манганин широко применяется для изготовления приборов электросопротивления с рабочей температурой до 100 С, а также для точных электроизмерительных приборов.
Манганин МНМц 3 – 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и небольшой термоэлектродви-жущей силой в Ъаре с медью.
Манганин МНМц 3 – 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и небольшой термоэлектродвижущей силой в паре с медью.
Технический манганин представляет собой сплав марганца, никеля и меди. Манганин после отжига при 400 С поддается прокатке и волочению; проволока имеет минимальный диаметр 0 02 мм. TKR 3 – 10 5 / град; термоэлектродвижущая сила в паре с медью близка к пулю: ет 1 мкв / град. Механическая обработка и различные деформации ( наклеп) приводят к увеличению удельного сопротивления и к снижению стабильности свойств. Так, усилия при нанесении изоляции на проволоку и ее намотке на катушку достаточны, чтобы в отожженном манганине появилось явление наклепа; поэтому для стабилизации свойств готовых образцовых сопротивлений ( секций) их подвергают вторичной термической обработке. Допустимая рабочая температура цля манганина может составлять 200 С, однако для образцовых сопротивлений рабочую температуру ограничивают 60 С, так как при более высоких температурах характеристики манганина несколько изменяются. Серебряный манганин, состоящий из марганца, никеля и серебра, имея примерно те же свойства, что и технический манганин, выдерживает рабочую температуру до 200 С без существенного изменения проводимости.
Манганин МНМц 3 – 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и незначительной термоэлектродвижущей силой ь паре с медью.
Манганин МНМц 3 – 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и незначительной термоэлектродвижущей силой в паре с медью.
| Кривые относительных фазовых проницаемостеи а-система нефть – вода. б – система газ – нефть. |
Сплавы манганин и константан
Подробности Категория: Сплавы для резисторов и тензорезисторов
Сплавы манганин и константан.
Манганин применяют для изготовления прецизионных резистивных элементов, константан — в основном для изготовления тензорезисторов. Сплавы отличает малый температурный коэффициент электросопротивления при температурах 15—30°С (манганин) и (–60)…(+300)°С (константан).
В табл. 159 приведены основные нормируемые свойства этих сплавов. Манганин неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, щелочей, аммиака и т. д., а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха. Константан имеет лучшую коррозионную стойкость, чем манганин. В табл. 160 приведены некоторые физические свойства сплавов для резисторов и тензорезисторов.
Эксплуатационные особенности
. В проволочных тензорезисторах, предназначенных для длительных измерений статических деформаций в интервале температур (20)…(350—400)°С, наиболее целесообразно применять сплавы Н80ХЮД и Х20Н75Ю. Варьируя температуру и длительность изотермических выдержек проволоки или готовых тензорезисторов из этих сплавов, можно получить тензорезисторы со стабильными характеристиками, удовлетворяющие условию самотермокомпенсации для широкого круга конструкционных материалов, с отклонением от нулевого уровня ±25·10–5 Ом/см в интервале температур 20—400°С. Сплав Х20Н75Ю в виде тончайшей ленты применяют для изготовления прецизионных резисторов.
Из сплава НМ23ХЮ изготовляют термостойкие тензорезисторы для длительных (несколько сотен часов) измерений при температурах до 430°С и кратковременных измерений до 500°С с применением схемной компенсации и предварительным подбором тензорезисторов в пары по электросопротивлению и температурным характеристикам.
Высокотемпературные тензорезисторы из проволоки сплава НМ23ХЮ (тип НМП-430М) выпускаются серийно по ТУ 25/06-353—68. Из сплава НМ23ХЮ могут изготавливаться также проволочные малогабаритные переменные и постоянные резисторы.
Рекомендуются следующие наиболее рациональные варианты применения тензорезисторов из сплава 0Х21Ю5ФМ:
1) многократные циклы до 500°С с различной скоростью нагрева и охлаждения;
2) многократные циклы до 600°С с достаточно постоянной скоростью нагрева и охлаждения;
3) длительные изотермические выдержки в интервале температур 20—500°С.
Сплав 0Х21Ю9 может применяться для тензорезисторов, работающих в интервале 20—800°С в случае:
а) многократных циклов до 700—800°С с достаточно постоянной скоростью нагрева и охлаждения;
б) длительных изотермических выдержек в интервале температур 20—700°С.
Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения
Основные характеристики
На такой показатель, как температура плавления латуни в первую очередь влияет её состав. Температура в разных случаях может иметь различные показатели, которые колеблются в диапазоне от восьмисот восьмидесяти градусов по Цельсию до девятисот пятидесяти. Конечно, возможно этот диапазон понизить. Если существует потребность в этом, то следует просто в состав сплава вводить больше цинка. Для обратного эффекта следует делать соответственно наоборот.
Обработка этого металла может осуществляться посредством сварки, но следует помнить, что в таком случае она может прокатываться.
Следует знать тот важный факт, что если не позаботиться о покрытии поверхности этого сплава дополнительной защитой, то впоследствии придётся столкнуться с почернением поверхности. Это связано с тем, что при контакте с воздухом она немного окисляется, вследствие чего и происходит лёгкое почернение.
Поверхность латуни достаточно легко поддаётся полировке. Для того чтобы выбрать способ плавления для этого металла следует, для начала, учесть его состав.
Следует помнить, что на латунный сплав весьма негативно влияют такие элементы, как свинец или висмут. Это связано с тем, что эти элементы значительно снижают свойства материала к деформации в условиях, когда он находится в состоянии нагрева.
Латунь является цветным металлом, но в то же время она обладает множеством особых характеристик, что свойственны только этому материалу. Металл обладает некоторыми преимуществами, которые напрямую влияют на популярность материала:
- Латунь имеет высокую устойчивость к процессам коррозии.
- Материал обладает довольно высокой степенью текучести, что является очень важным фактором при его плавлении.
- Можно отметить и высокие антифрикционные свойства этого металла, а также довольно низкую склонность к ликвации.
В принципе, можно отметить ещё много разных достоинств, которые приписываются латуни, но они не общие, а узконаправленные. Это означает, что в зависимости от марки, материал используется в различных промышленных сферах.
Латунь используется в таких важных областях, как автомобилестроение и машиностроение. Также из этого компонентного металла создают большое количество разнообразных изделий различного назначения.
Для того чтобы можно было осуществлять работу с таким материалом, нужно для начала знать все его физические свойства, что впоследствии окажет непосредственную помощь в обработке латуни в домашних условиях.
Технические особенности латуни
- Температура плавления латуни — 880–950 градусов по Цельсию.
- Удельная теплоёмкость этого металла — 0,377 кДж*кг — 1*К-1 при термическом воздействии в 20 градусов по Цельсию.
- Плотность материала — 8300–8700 кг/метр кубический.
- Удельное электрическое сопротивление (0,07–0,08)*6—10 Ом*м.
Манганин (Cu84Ni4Mn12) – это фирменное название сплава меди, марганца и никеля. В зависимости от марки этот сплав может содержать 2,5-3,5 % никеля и кобальта (Co Ni), 11,5-13,5 % марганца (Mn) и около 85 % меди (Cu). Манганин представляет собой реостатный сплав со средним значением удельного электрического сопротивления около 4,3 ∙ 10−7 Ом ∙ м) и низким коэффициентом линейного теплового расширения (слабой зависимостью электрического сопротивления от температуры) (α = 0,02 ∙ 10−3 K−1). Правда, кривая зависимости сопротивления от температуры не такая пологая, как для константана, да и коррозионная стойкость тоже ниже, чем у константана. До сих пор ведутся споры о том, кто открыл этот сплав, американец Эдвард Вестон в 1888 году или немцы Карл Фойзнер и Стефан Линдек в 1889 либо 1892 году. Тем не менее, в 1903 году манганин был зарегистрирован как торговый знак германского металлургического (Isabellenhütte Heusler).
Данный сплав часто применяется для изготовления электрических приборов, шунтов, измерительных мостовых схем, эталонных сопротивлений. Кроме того, благодаря низкому сопротивлению в диапазоне комнатных температур, манганин используется в качестве вспомогательного материала при изготовлении высокоточных резисторов.
Этот сплав применяется для получения твердых (ПМТ = проволока манганиновая твердая) и мягких (ПММ = проволока манганиновая мягкая) сортов проволоки различного диаметра, а также металлической ленты разной ширины и толщины. Помимо этого, из манганина производятся твердый и мягкий обмоточный провод с эмалевой изоляцией, провод с изоляцией из натурального шелка, провод сопротивления со слоем шелка и эмалевой изоляцией.
Преимущество манганина по сравнению с константаном состоит в его низкой термической ЭДС (0,9 мВ — 1 мВ/°C) во время контакта с медью.
Однако в отличие от константана манганин не стоек к коррозии в атмосфере, содержащей пару аммиак-кислота, и весьма чувствителен к изменениям влажности воздуха.
Для стабилизации электрических свойств сплава изделия из него подвергаются термообработке в вакууме при температуре 4006 °C и длительному последующему выдерживанию при комнатной температуре. Кроме того, одновременно обеспечивается однородность манганина. Допустимая максимальная рабочая температура изделий из стабилизированных легированных сортов стали составляет от 60 °C до 80 °C, а из стабилизированного манганина – 200 °C. При превышении этих температур происходят необратимые процессы.
Для манганина свойственно сопротивление физическому изменению с течением времени. Это объясняется тем, что механические напряжения в витках обмотки из этого материала постепенно приводят к изменению в структуре сплава и смещению молекул.
Благодаря слабой зависимости сопротивления от температуры, манганин часто применяется в качестве реохорда. В физике низких температур проволоки из этого сплава, благодаря их низкой теплопроводности, используются в качестве измерительных линий в криостатах. Поскольку они обладают относительно высоким электрическим сопротивлением (для проволоки типовых диаметров: 100 Ом/м), при измерении небольших сопротивлений применяется четрырехпроводная схема измерения.
Другие материалы по слесарному делу
- Латунь
- Дюралюминий
- Технология анодирования металлов
- Лазерная обработка металлов
- Чугун
| < Предыдущая | Следующая > |
Применение и характеристики манганина
Изделия из этого сплава часто используют при создании электроизмерительных приборов. Так как учёные на первое место ставят точность, для них стабильный показатель удельного сопротивления крайне важен. В противном случае это может негативно повлиять на эксперимент.
Реостат – этот тот прибор, в состав которого входит манганиновая проволока, и подыскать ближайший аналог крайне непросто. Металл также задействован в конструкции шунтов. ТермоЭДС составляет не более 1 мкв/1 °C. Стоит отметить, что манганин подвержен коррозии, поэтому за ним нужен специальный уход. Мало того, необходимо всячески избегать попадания на поверхность кислот. Высокая влажность может губительно сказаться на металле. Максимальная рабочая температура составляет +70 – +80 градусов. После специальной термической обработки проволока сохраняет свои свойства при температуре до +200 °C.
Изделия, представленные у нас на сайте, изготовляются нашим заводом при помощи технологии холодной деформации. В ассортименте имеются проволоки круглого сечения. При индивидуальном заказе можно подобрать квадратную или шестиугольную форму. Помимо проволоки и сложных электротехнических приборов из сплава также изготовляют ленты толщиной до 0,08 мм и шириной до 270 мм, а также провода, в которых для большей надёжности используется дополнительная изоляция (материал — эмаль).
Медно-никелевого сплава CuNi44 поставщиками, фабрики и производители Китай — продукция
Ханчжоу Ualloy материал Co., Ltd является одним из лучших медно-никелевого сплава cuni44 производителей и поставщиков в Китае, Добро пожаловать на купить скидка и низкая цена сплава 294, cuprothal 294, заранее, konstantan, константан от нас, а также Добро пожаловать проверить цены и Цитата с нашего завода.
CuNi44
(Общее название: CuNi44, NC50. Cuprothal, 294 сплава, Cuprothal 294, Нико, MWS-294, Cupron, копель, сплава 45, Neutrology, заранее, CuNi 102, Cu-Ni 44, Konstantan, константан.)
CuNi44 представляет собой медно никелевый сплав (Cu56Ni44 сплав) характеризуются высокой электрическое сопротивление, высокой пластичностью и хорошей коррозионной стойкостью. Она подходит для использования при температурах до 400° C
Типичные области применения для OhmAlloy49 являются температура stable потенциометры, промышленных реостаты и электрический мотор стартера сопротивлений.
Сочетание незначительным температурный коэффициент и высоким удельным сопротивлением делает сплав particulary подходит для намотки прецизионные резисторы.
CuNi44 изготовлен из электролитической меди и никеля. В более мелкие размеры проволоки сплава обозначается как CuNi44TC(Thermocouple).
Нормальный состав %
|
Никель |
44 |
Марганец |
1 |
|
Медь |
Бал. |
Типичные механические properties(1.0mm)
|
Предел текучести |
Прочность на растяжение |
Относительное удлинение |
|
MPA |
MPA |
% |
|
250 |
420 |
25 |
Типичные физические свойства
|
Плотность (г/см3) |
8.9 |
|
Удельное электрическое сопротивление на 20 ℃ (Ωmm2/m) |
0,49 |
|
Температурный коэффициент resistivity(20℃~600℃) X10-5/℃ |
-6 |
|
Коэффициент теплопроводности в 20 ℃ (WmK) |
23 |
|
EMF против Cu (МКВ/℃)(0~100℃) |
-43 |
|
Коэффициент теплового расширения |
|
|
Температура |
Теплового расширения x10-6/K |
|
20 ℃-400℃ |
15 |
|
Удельная теплоемкость |
|
|
Температура |
20 ℃ |
|
J/ГК |
0,41 |
|
Точка плавления (℃) |
1280 |
|
Максимальная непрерывная Рабочая температура в воздухе (℃) |
400 |
|
Магнитные свойства |
немагнитные |
Сопротивление коррозии производительности
|
Сплавы: |
Работа в атмосфере на 20 ℃ |
Работа при температуре Макс 200℃ |
|||||
|
Воздуха и кислорода содержат газов |
Газы с азотом |
Газы с серой окисляемости |
Газы с серой reductibility |
науглероживания |
|||
|
CuNi44 |
хорошее |
хорошее |
хорошее |
хорошее |
плохо |
хорошее |
|
Стиль питания
|
Имя сплавы |
Тип |
Измерение |
||
|
CuNi44W |
Проволока |
D = 0,03 мм ~ 8 мм |
||
|
CuNi44R |
Лента |
W = 0,4 ~ 40 |
T = 0,03 ~ 2.9 мм |
|
|
CuNi44S |
Газа |
W = 8 ~ 200 мм |
T = 0,1 ~ 3.0 |
|
|
CuNi44F |
Фольга |
W = 6 ~ 120 мм |
T = 0,003 ~ 0.1 |
|
|
CuNi44B |
Бар |
Dia = 8 ~ 100 мм |
L = 50 ~ 1000 |
|
Hot Tags: Сплав никеля и меди CuNi44, сплава 294, cuprothal 294, заранее, konstantan, константан производителей Китая, поставщики, завод, Купить, низкая цена, скидка, котировки
Сопротивление ом на метр. Удельное сопротивление железа, алюминия, меди и других металлов. Удельное сопротивление изоляторов
Большинство законов физики основано на экспериментах. Имена экспериментаторов увековечены в названиях этих законов. Одним из них был Георг Ом.
Опыты Георга Ома
Он установил в ходе экспериментов по взаимодействию электричества с различными веществами, в том числе металлами фундаментальную взаимосвязь плотности , напряжённости электрического поля и свойства вещества, которое получило название «удельная проводимость». Формула, соответствующая этой закономерности, названная как «Закон Ома» выглядит следующим образом:
j= λE , в которой
- j — плотность электрического тока;
- λ — удельная проводимость, именуемая также как «электропроводность»;
- E – напряжённость электрического поля.
В некоторых случаях для обозначения удельной проводимости используется другая буква греческого алфавита — σ . Удельная проводимость зависит от некоторых параметров вещества. На её величину оказывают влияние температура, вещества, давление, если это газ, и самое главное структура этого вещества. Закон Ома соблюдается только для однородных веществ.
Для более удобных расчётов используется величина обратная удельной проводимости. Она получила название «удельное сопротивление», что так же связано со свойствами вещества, в котором течёт электрический ток, обозначается греческой буквой ρ и имеет размерность Ом*м. Но поскольку для различных физических явлений применяются разные теоретические обоснования, для удельного сопротивления могут быть использованы альтернативные формулы. Они являются отображением классической электронной теории металлов, а также квантовой теории.
Формулы
В этих утомительных, для простых читателей, формулах появляются такие множители, как постоянная Больцмана, постоянная Авогадро и постоянная Планка. Эти постоянные применяются для расчетов, которые учитывают свободный пробег электронов в проводнике, их скорость при тепловом движении, степень ионизации, концентрацию и плотность вещества. Словом, всё довольно сложно для не специалиста. Чтобы не быть голословным далее можно ознакомиться с тем, как всё выглядит на самом деле:
Особенности металлов
Поскольку движение электронов зависит от однородности вещества, ток в металлическом проводнике течёт соответственно его структуре, которая влияет на распределение электронов в проводнике с учётом его неоднородности. Она определяется не только присутствием включений примесей, но и физическими дефектами – трещинами, пустотами и т.п. Неоднородность проводника увеличивает его удельное сопротивление, которое определяется правилом Маттисена.
Это несложное для понимания правило, по сути, говорит о том, что в проводнике с током можно выделить несколько отдельных удельных сопротивлений. А результирующим значением будет их сумма. Слагаемыми будут удельное сопротивления кристаллической решётки металла, примесей и дефектов проводника. Поскольку этот параметр зависит от природы вещества, для вычисления его определены соответствующие закономерности, в том числе и для смешанных веществ.
Несмотря на то, что сплавы это тоже металлы, они рассматриваются как растворы с хаотической структурой, причём для вычисления удельного сопротивления имеет значение, какие именно металлы входят в состав сплава. В основном большинство сплавов из двух компонентов, которые не принадлежат к переходным, а также к редкоземельным металлам попадают под описание законом Нодгейма.
Как отдельная тема рассматривается удельное сопротивление металлических тонких плёнок. То, что его величина должна быть больше чем у объёмного проводника из такого же металла вполне логично предположить. Но при этом для плёнки вводится специальная эмпирическая формула Фукса, которая описывает взаимозависимость удельного сопротивления и толщины плёнки. Оказывается, в плёнках металлы проявляют свойства полупроводников.
А на процесс переноса зарядов оказывают влияние электроны, которые перемещаются в направлении толщины плёнки и мешают перемещению «продольных» зарядов. При этом они отражаются от поверхности плёночного проводника, и таким образом один электрон достаточно долго совершает колебания между его двумя поверхностями. Другим существенным фактором увеличения удельного сопротивления является температура проводника. Чем выше температура – тем сопротивление больше. И наоборот, чем ниже температура, тем сопротивление меньше.
Металлы являются веществами с наименьшим удельным сопротивлением при так называемой «комнатной» температуре. Единственным неметаллом, который оправдывает своё применение как проводник, является углерод. Графит, являющийся одной из его разновидностей, широко используется для изготовления скользящих контактов. Он имеет очень удачное сочетание таких свойств как удельное сопротивление и коэффициент трения скольжения. Поэтому графит является незаменимым материалом для щёток электродвигателей и других скользящих контактов. Величины удельных сопротивлений основных веществ, используемых для промышленных целей, приведены в таблице далее.
Сверхпроводимость
При температурах соответствующих сжижению газов, то есть вплоть до температуры жидкого гелия, которая равна – 273 градуса по Цельсию удельное сопротивление уменьшается почти до полного исчезновения. И не только у хороших металлических проводников, таких как серебро, медь и алюминий. Практически у всех металлов. При таких условиях, которые называются сверхпроводимостью, структура металла не имеет тормозящего влияния на движение зарядов под действием электрического поля. Поэтому ртуть и большинство металлов становятся сверхпроводниками.
Но, как выяснилось, относительно недавно в 80-х годах 20-го века, некоторые разновидности керамики тоже способны к сверхпроводимости. Причём для этого не надо использовать жидкий гелий. Такие материалы назвали высокотемпературными сверхпроводниками. Однако уже прошло несколько десятков лет, и ассортимент высокотемпературных проводников существенно расширился. Но массового использования таких высокотемпературных сверхпроводящих элементов не наблюдается. В некоторых странах сделаны единичные инсталляции с заменой обычных медных проводников на высокотемпературные сверхпроводники. Для поддержания нормального режима высокотемпературной сверхпроводимости необходим жидкий азот. А это получается слишком дорогим техническим решением.
Поэтому, малое значение удельного сопротивления, дарованное Природой меди и алюминию, по-прежнему делает их незаменимыми материалами для изготовления разнообразных проводников электрического тока.
Содержание:Удельным сопротивлением металлов считается их способность к противодействию электрическому току, проходящему через них. Единицей измерения данной величины служит Ом*м (Ом-метр). В качестве символа используется греческая буква ρ (ро). Высокие показатели удельного сопротивления означают плохую проводимость электрического заряда тем или иным материалом.
Технические характеристики стали
Прежде чем подробно рассматривать удельное сопротивление стали, следует ознакомиться с ее основными физико-механическими свойствами. Благодаря своим качествам, этот материал получил широкое распространение в производственной сфере и других областях жизни и деятельности людей.
Сталь представляет собой сплав железа и углерода, содержащегося в количестве, не превышающем 1,7%. Кроме углерода, сталь содержит определенное количество примесей — кремния, марганца, серы и фосфора. По своим качествам она значительно лучше чугуна, легко поддается закаливанию, ковке, прокату и другим видам обработки. Все виды сталей отличаются высокой прочностью и пластичностью.
По своему назначению сталь подразделяется на конструкционную, инструментальную, а также с особыми физическими свойствами. В каждой из них содержится различное количество углерода, благодаря которому материал приобретает те или иные специфические качества, например, жаропрочность, жаростойкость, устойчивость к действию ржавчины и коррозии.
Особое место занимают электротехнические стали, выпускаемые в листовом формате и применяющиеся в производстве электротехнических изделий. Для получения этого материала производится легирование кремнием, способным улучшить его магнитные и электрические свойства.
Для того чтобы электротехническая сталь приобрела необходимые характеристики, необходимо соблюдение определенных требований и условий. Материал должен легко намагничиваться и перемагничиваться, то есть, обладать высокой магнитной проницаемостью. Такие стали имеют хорошую , а их перемагничивание осуществляется с минимальными потерями.
От соблюдения этих требований зависят габариты и масса магнитных сердечников и обмоток, а также коэффициент полезного действия трансформаторов и величина их рабочей температуры. На выполнение условий оказывают влияние многие факторы, в том числе и удельное сопротивление стали.
Удельное сопротивление и другие показатели
Величина удельного электрического сопротивления представляет собой отношение напряженности электрического поля в металле и плотности тока, протекающего в нем. Для практических расчетов используется формула: в которой ρ является удельным сопротивлением металла (Ом*м), Е — напряженностью электрического поля (В/м), а J — плотностью электротока в металле (А/м 2). При очень большой напряженности электрического поля и низкой плотности тока, удельное сопротивление металла будет высоким.
Существует еще одна величина, называемая удельной электропроводностью, обратная удельному сопротивлению, указывающая на степень проводимости электрического тока тем или иным материалом. Она определяется по формуле и выражается в единицах См/м — сименс на метр.
Удельное сопротивление тесно связано с электрическим сопротивлением. Однако они имеют различия между собой. В первом случае — это свойство материала, в том числе и стали, а во втором случае определяется свойство всего объекта. На качество резистора влияет сочетание нескольких факторов, прежде всего, формы и удельного сопротивления материала, из которого он изготовлен. Например, если для изготовления проволочного резистора использовалась тонкая и длинная проволока, то его сопротивление будет больше, чем у резистора, изготовленного из толстой и короткой проволоки одинакового металла.
В качестве другого примера можно привести резисторы из проволоки с одинаковым диаметром и длиной. Однако, если в одном из них материал имеет высокое удельное сопротивление, а в другом низкое, то соответственно в первом резисторе электрическое сопротивление будет выше, чем во втором.
Зная основные свойства материала, можно использовать удельное сопротивление стали для определения величины сопротивления стального проводника. Для вычислений, кроме удельного электрического сопротивления потребуется диаметр и длина самого провода. Расчеты выполняются по следующей формуле: , в которой R является (Ом), ρ — удельным сопротивлением стали (Ом*м), L — соответствует длине провода, А — площади его поперечного сечения.
Существует зависимость удельного сопротивления стали и других металлов от температуры. В большинстве расчетов используется комнатная температура — 20 0 С. Все изменения под влиянием этого фактора учитываются с помощью температурного коэффициента.
Как нам известно из закона Ома, ток на участке цепи находится в следующей зависимости: I=U/R . Закон был выведен в результате серии экспериментов немецким физиком Георгом Омом в XIX веке. Он заметил закономерность: сила тока на каком-либо участке цепи прямо зависит от напряжения, которое к этому участку приложено, и обратно — от его сопротивления.
Позже было установлено, что сопротивление участка зависит от его геометрических характеристик следующим образом: R=ρl/S ,
где l- длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, а ρ — некий коэффициент пропорциональности.
Таким образом, сопротивление определяется геометрией проводника, а также таким параметром, как удельное сопротивление (далее — у. с.) — так назвали этот коэффициент. Если взять два проводника с одинаковым сечением и длиной и поставить их в цепь по очереди, то, измеряя силу тока и сопротивление, можно увидеть, что в двух случаях эти показатели будут разными. Таким образом, удельное электрическое сопротивление — это характеристика материала, из которого сделан проводник, а если быть еще более точным, то вещества.
Проводимость и сопротивление
У.с. показывает способность вещества препятствовать прохождению тока. Но в физике есть и обратная величина — проводимость. Она показывает способность проводить электрический ток. Выглядит она так:
σ=1/ρ, где ρ — это и есть удельное сопротивление вещества.
Если говорить о проводимости, то она определяется характеристиками носителей зарядов в этом веществе. Так, в металлах есть свободные электроны. На внешней оболочке их не больше трех, и атому выгоднее их «отдать», что и происходит при химических реакциях с веществами из правой части таблицы Менделеева. В ситуации же, когда мы располагаем чистым металлом, он имеет кристаллическую структуру, в которой эти наружные электроны общие. Они-то и переносят заряд, если приложить к металлу электрическое поле.
В растворах носителями заряда являются ионы.
Если говорить о таких веществах, как кремний, то по своим свойствам он является полупроводником и работает несколько по иному принципу, но об этом позже. А пока разберемся, чем же отличаются такие классы веществ, как:
- Проводники;
- Полупроводники;
- Диэлектрики.
Проводники и диэлектрики
Есть вещества, которые ток почти не проводят. Они называются диэлектриками. Такие вещества способны поляризоваться в электрическом поле, то есть их молекулы могут поворачиваться в этом поле в зависимости от того, как распределены в них электроны . Но поскольку электроны эти не являются свободными, а служат для связи между атомами, ток они не проводят.
Проводимость диэлектриков почти нулевая, хотя идеальных среди них нет (это такая же абстракция, как абсолютно черное тело или идеальный газ).
Условной границей понятия «проводник» является ρ
Между этими двумя классами существуют вещества, называемые полупроводниками. Но выделение их в отдельную группу веществ связано не столько с их промежуточным состоянием в линейке «проводимость — сопротивление», сколько с особенностями этой проводимости в различных условиях.
Зависимость от факторов внешней среды
Проводимость — не совсем постоянная величина. Данные в таблицах, откуда берут ρ для расчетов, существуют для нормальных условий среды, то есть для температуры 20 градусов. В реальности для работы цепи сложно подобрать такие идеальные условия; фактически у.с. (а стало быть, и проводимость) зависят от следующих факторов:
- температура;
- давление;
- наличие магнитных полей;
- свет;
- агрегатное состояние.
Разные вещества имеют свой график изменения этого параметра в разных условиях. Так, ферромагнетики (железо и никель) увеличивают его при совпадении направления тока с направлением силовых линий магнитного поля. Что касается температуры, то зависимость здесь почти линейная (существует даже понятие температурного коэффициента сопротивления, и это тоже табличная величина). Но направление этой зависимости различно: у металлов оно повышается с повышением температуры, а у редкоземельных элементов и растворов электролитов увеличивается — и это в пределах одного агрегатного состояния.
У полупроводников зависимость от температуры не линейная, а гиперболическая и обратная: при повышении температуры их проводимость увеличивается. Это качественно отличает проводники от полупроводников. Вот так выглядит зависимость ρ от температуры у проводников:
Здесь представлены удельное сопротивление меди, платины и железа. Немного другой график у некоторых металлов, например, ртути — при понижении температуры до 4 К она теряет его почти полностью (такое явление называется сверхпроводимостью).
А для полупроводников эта зависимость будет примерно такая:
При переходе в жидкое состояние ρ металла увеличивается, а вот дальше все они ведут себя по-разному. Например, у расплавленного висмута оно ниже, чем при комнатной температуре, а у меди — в 10 раз выше нормального. Никель выходит из линейного графика еще при 400 градусах, после чего ρ падает.
Зато у вольфрама температурная зависимость настолько высока, что это становится причиной перегорания ламп накаливания. При включении ток нагревает спираль, и ее сопротивление увеличивается в несколько раз.
Также у. с. сплавов зависит от технологии их производства. Так, если мы имеем дело с простой механической смесью, то сопротивление такого вещества можно посчитать по среднему, а вот оно же у сплава замещения (это когда два и более элемента складываются в одну кристаллическую решетку) будет иным, как правило, куда большим. Например, нихром, из которого делают спирали для электроплиток, имеет такую цифру этого параметра, что этот проводник при включении в цепь греется до красноты (из-за чего, собственно, и используется).
Вот характеристика ρ углеродистых сталей:
Как видно, при приближении к температуре плавления оно стабилизируется.
Удельное сопротивление различных проводников
Как бы то ни было, а при расчетах используется ρ именно в нормальных условиях. Приведем таблицу, по которой можно сравнить эту характеристику у разных металлов:
Как видно из таблицы, лучший проводник — это серебро. И только его стоимость мешает массово применять его в производстве кабеля. У.с. алюминия тоже небольшое, но меньше, чем у золота.-7 Ом · м.
Разница между у. с. различных проводников определяет и их применение. Так, медь и алюминий массово применяются при производстве кабеля, а золото и серебро — в качестве контактов в ряде радиотехнических изделий. Высокоомные проводники нашли свое место среди производителей электроприборов (точнее, они и создавались для этого).
Изменчивость этого параметра в зависимости от условий внешней среды легла в основу таких приборов, как датчики магнитного поля, терморезисторы, тензодатчики, фоторезисторы.
На опыте установлено, что сопротивление R металлического проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади его поперечного сечения А :
R = ρL/А (26.4)
где коэффициент ρ называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник. Это соответствует здравому смыслу: сопротивление толстого провода должно быть меньше, чем тонкого, поскольку в толстом проводе электроны могут перемещаться по большей площади. И можно ожидать роста сопротивления с увеличением длины проводника, так как увеличивается количество препятствий на пути потока электронов.
Типичные значения ρ для разных материалов приведены в первом столбце табл. 26.2. (Реальные значения зависят от чистоты вещества, термической обработки, температуры и других факторов.)
| Таблица 26.2. Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (при 20 °С) | ||
| Вещество | ρ ,Ом·м | ТКС α ,°C -1 |
| Проводники | ||
| Серебро | 1,59·10 -8 | 0,0061 |
| Медь | 1,68·10 -8 | 0,0068 |
| Алюминий | 2,65·10 -8 | 0,00429 |
| Вольфрам | 5,6·10 -8 | 0,0045 |
| Железо | 9,71·10 -8 | 0,00651 |
| Платина | 10,6·10 -8 | 0,003927 |
| Ртуть | 98·10 -8 | 0,0009 |
| Нихром (сплав Ni, Fe, Сг) | 100·10 -8 | 0,0004 |
| Полупроводники 1) | ||
| Углерод (графит) | (3-60)·10 -5 | -0,0005 |
| Германий | (1-500)·10 -5 | -0,05 |
| Кремний | 0,1 — 60 | -0,07 |
| Диэлектрики | ||
| Стекло | 10 9 — 10 12 | |
| Резина твердая | 10 13 — 10 15 | |
| 1) Реальные значения сильно зависят от наличия даже малого количества примесей. | ||
Самым низким удельным сопротивлением обладает серебро, которое оказывается, таким образом, наилучшим проводником; однако оно дорого. Немногим уступает серебру медь; ясно, почему провода чаще всего изготовляют из меди.
Удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди, однако он имеет гораздо меньшую плотность, и в некоторых случаях ему отдают предпочтение (например, в линиях электропередач), поскольку сопротивление проводов из алюминия той же массы оказывается меньше, чем у медных. Часто пользуются величиной, обратной удельному сопротивлению:
σ = 1/ρ (26.5)
σ называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость измеряется в единицах (Ом·м) -1 .
Удельное сопротивление вещества зависит от температуры. Как правило, сопротивление металлов возрастает с температурой. Этому не следует удивляться: с повышением температуры атомы движутся быстрее, их расположение становится менее упорядоченным, и можно ожидать, что они будут сильнее мешать движению потока электронов. В узких диапазонах изменения температуры удельное сопротивление металла увеличивается с температурой практически линейно:
где ρ T — удельное сопротивление при температуре Т , ρ 0 — удельное сопротивление при стандартной температуре Т 0 , а α — температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Значения а приведены в табл. 26.2. Заметим, что у полупроводников ТКС может быть отрицательным. Это очевидно, поскольку с ростом температуры увеличивается число свободных электронов и они улучшают проводящие свойства вещества. Таким образом, сопротивление полупроводника с повышением температуры может уменьшаться (хотя и не всегда).
Значения а зависят от температуры, поэтому следует обращать внимание на диапазон температур, в пределах которого справедливо данное значение (например, по справочнику физических величин). Если диапазон изменения температуры окажется широким, то линейность будет нарушаться, и вместо (26.6) надо использовать выражение, содержащее члены, которые зависят от второй и третьей степеней температуры:
ρ T = ρ 0 (1+αТ + + βТ 2 + γТ 3),
где коэффициенты β и γ обычно очень малы (мы положили Т 0 = 0°С), но при больших Т вклад этих членов становится существенным.
При очень низких температурах удельное сопротивление некоторых металлов, а также сплавов и соединений падает в пределах точности современных измерений до нуля. Это свойство называют сверхпроводимостью; впервые его наблюдал нидерландский физик Гейке Камер-линг-Оннес (1853-1926) в 1911 г. при охлаждении ртути ниже 4,2 К. При этой температуре электрическое сопротивление ртути внезапно падало до нуля.
Сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние ниже температуры перехода, составляющей обычно несколько градусов Кельвина (чуть выше абсолютного нуля). Наблюдался электрический ток в сверхпроводящем кольце, который практически не ослабевал в отсутствие напряжения в течение нескольких лет.
В последние годы сверхпроводимость интенсивно исследуется с целью выяснить ее механизм и найти материалы, обладающие сверхпроводимостью при более высоких температурах, чтобы уменьшить стоимость и неудобства, обусловленные необходимостью охлаждения до очень низких температур. Первую успешную теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер и Шриффер в 1957 г. Сверхпроводники уже используются в больших магнитах, где магнитное поле создается электрическим током (см. гл. 28), что значительно снижает расход электроэнергии. Разумеется, для поддержания сверхпроводника при низкой температуре тоже затрачивается энергия.
Замечания и предложения принимаются и приветствуются!
14.04.2018
В качестве токопроводящих частей в электроустановках применяют проводники из меди, алюминия, их сплавов и железа (стали).
Медь является одним из лучших токопроводящих материалов. Плотность меди при 20°С 8,95 г/см 3 , температура плавления 1083° С. Медь химически мало активна, но легко растворяется в азотной кислоте, а в разбавленной соляной и серной кислотах растворяется только в присутствии окислителей (кислорода). На воздухе медь быстро покрывается тонким слоем окиси темного цвета, но это окисление не проникает в глубь металла и служит защитой от дальнейшей коррозии. Медь хорошо поддается ковке и прокатке без нагрева.
Для изготовления применяется электролитическая медь в слитках, содержащих 99,93% чистой меди.
Электропроводность меди сильно зависит от количества и рода примесей и в меньшей степени от механической и термической обработки. при 20° С составляет 0,0172-0,018 ом х мм2/м.
Для изготовления проводников применяют мягкую, полутвердую или твердую медь с удельным весом соответственно 8,9, 8,95 и 8,96 г/см 3 .
Для изготовления деталей токоведущих частей широко используется медь в сплавах с другими металлами . Наибольшее применение получили следующие сплавы.
Латуни
— сплав меди с цинком, с содержанием в сплаве не менее 50% меди, с присадкой других металлов. латуни 0,031 — 0,079 ом х мм2/м. Различают латунь — томпак
с содержанием меди более 72% (обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами) и специальные латуни с присадкой алюминия, олова, свинца или марганца.
Контакт из латуни
Бронзы — сплав меди с оловом с присадкой различных металлов. В зависимости от содержания в сплаве главного компонента бронзы называют оловянистыми, алюминиевыми, кремниевыми, фосфористыми, кадмиевыми. Удельное сопротивление бронзы 0,021 — 0,052 ом х мм 2 /м.
Латуни и бронзы отличаются хорошими механическими и физико-химическими свойствами. Они легко обрабатываются литьем и давлением, устойчивы против атмосферной коррозии.
Алюминий — по своим качествам второй после меди токопроводящий материал. Температура плавления 659,8° С. Плотность алюминия при температуре 20° — 2,7 г/см 3 . Алюминий легко отливается и хорошо обрабатывается. При температуре 100 — 150° С алюминий ковок и пластичен (может быть прокатан в листы толщиной до 0,01 мм).
Электропроводность алюминия сильно зависит от примесей и мало от механической и тепловой обработки. Чем чище состав алюминия, тем выше его электропроводность и лучше противодействие химическим воздействиям. Обработка, прокатка и отжиг значительно влияют на механическую прочность алюминия. При холодной обработке алюминия увеличивается его твердость, упругость и прочность на растяжение. Удельное сопротивление алюминия при 20° С 0,026 — 0,029 ом х мм 2 /м.
При замене меди алюминием сечение проводника должно быть увеличено в отношении проводимостей, т. е. в 1,63 раза.
При равной проводимости алюминиевый проводник будет в 2 раза легче медного.
Для изготовления проводников применяют алюминий, содержащий не менее 98% чистого алюминия, кремния не более 0,3%, железа не более 0,2%
Для изготовления деталей токоведущих частей используют алюминиевые сплавы с другими металлами , например: Дюралюмины — сплав алюминия с медью и марганцем.
Силумин — легкий литейный сплав из алюминия с примесью кремния, магния, марганца.
Алюминиевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами и высокой механической прочностью.
Наибольшее применение в электротехнике получили следующие алюминиевые сплавы :
Алюминиевый деформируемый сплав марки АД, имеющий алюминия не менее 98,8 и прочих примесей до 1,2.
Алюминиевый деформируемый сплав марки АД1 , имеющий алюминия не менее 99,3 н прочих примесей до 0,7.
Алюминиевый деформируемый сплав марки АД31 , имеющий алюминия 97,35 — 98,15 и прочих примесей 1,85 -2,65.
Сплавы марок АД и АД1 применяются для изготовления корпусов и плашек аппаратных зажимов. Из сплава марки АД31 изготовляют профили и шины, применяемые для электрических токопроводов.
Изделия из алюминиевых сплавов в результате термической обработки приобретают высокие пределы прочности н текучести (ползучести).
Железо — температура плавления 1539°С. Плотность железа — 7,87. Железо растворяется в кислотах, окисляется галогенами и кислородом.
В электротехнике применяют стали различных марок, например:
Углеродистые стали — ковкие сплавы железа с углеродом и с другими металлургическими примесями.
Удельное сопротивление углеродистых сталей 0,103 — 0,204 ом х мм 2 /м.
Легированные стали — сплавы с дополнительно вводимыми в углеродистую сталь присадками хрома, никеля и других элементов.
Стали обладают хорошими.
В качестве добавок в сплавы, а также для изготовления припоев и осуществления токопроводящих металлов широко применяют:
Кадмий — ковкий металл. Температура плавления кадмия 321°С. Удельное сопротивление 0,1 ом х мм 2 /м. В электротехнике кадмий применяется для приготовления легкоплавких припоев и для защитных покрытий (кадмировання) поверхности металлов. По своим антикоррозийным свойствам кадмий близок к цинку, но кадмиевые покрытия менее пористы и наносятся более тонким слоем, чем цинковые.
Никель — температура плавления 1455°С. Удельное сопротивление никеля 0,068 — 0,072 ом х мм 2 /м. При обычной температуре не окисляется кислородом воздуха. Никель применяется в сплавах и для защитного покрытия (никелирования) поверхности металлов.
Олово — температура плавления 231,9°С. Удельное сопротивление олова 0,124 — 0,116 ом х мм 2 /м. Олово применяется для пайки защитного покрытия (лужения) металлов в чистом виде и в виде сплавов с другими металлами.
Свинец — температура плавления 327,4°С. Удельное сопротивление 0,217 — 0,227 ом х мм 2 /м. Свинец применяется в сплавах с другими металлами как кислотоупорный материал. Добавляется в паяльные сплавы (припои).
Серебро — очень ковкий, тягучий металл. Температура плавления серебра 960,5°С. Серебро — лучший проводник тепла и электрического тока . Удельное сопротивление серебра 0,015 — 0,016 ом х мм 2 /м. Серебро применяется для защитного покрытия (серебрения) поверхности металлов.
Сурьма — блестящий хрупкий металл, температура плавления 631°С. Сурьма применяется в виде добавок в паяльные сплавы (припои).
Хром — твердый, блестящий металл. Температура плавления 1830°С. На воздухе при обычной температуре не изменяется. Удельное сопротивление хрома 0,026 ом х мм 2 /м. Хром применяется в сплавах и для защитного покрытия (хромирования) металлических поверхностей.
Цинк
— температура плавления 419,4°С. Удельное сопротивление цинка
0,053 — 0,062 ом х мм 2 /м. Во влажном воздухе цинк окисляется, покрываясь слоем окиси, являющимся защитным по отношению к последующим химическим воздействиям. В электротехнике цинк применяется в качестве добавок в сплавы и припои, а также для защитного покрытия (цинкования) поверхностей металлических деталей.
Как только электричество покинуло лаборатории учёных и стало широко внедряться в практику повседневной жизни, встал вопрос о поиске материалов, обладающих определёнными, порой совершенно противоположными, характеристиками по отношению к протеканию через них электрического тока.
Например, при передаче электрической энергии на дальнее расстояние, к материалу проводов предъявлялись требования минимизации потерь из-за джоулева нагрева в сочетании с малыми весовыми характеристиками. Примером тому являются всем знакомые высоковольтные линии электропередач, выполненные из алюминиевых проводов со стальным сердечником.
Или, наоборот, для создания компактных трубчатых электронагревателей требовались материалы с относительно высоким электрическим сопротивлением и высокой термостойкостью. Простейшим примером прибора, в котором применяются материалы с подобными свойствами, может служить конфорка обыкновенной кухонной электроплиты.
От проводников, используемых в биологии и медицине в качестве электродов, зондов и щупов, требуется высокая химическая устойчивость и совместимость с биоматериалами в сочетании с малым контактным сопротивлением.
К разработке такого ныне привычного всем прибора, как лампа накаливания, свои усилия приложила целая плеяда изобретателей из разных стран: Англии, России, Германии, Венгрии и США. Томас Эдисон, проведя более тысячи опытов проверки свойств материалов, подходящих на роль нитей накала, создал лампу с платиновой спиралью. Лампы Эдисона, хотя и имели высокий срок эксплуатации, но не были практичными из-за высокой стоимости исходного материала.
Последующие работы русского изобретателя Лодыгина, предложившего использовать в качестве материалов нити относительно дешёвые тугоплавкие вольфрам и молибден с более высоким удельным сопротивлением, нашли практическое применение. К тому же Лодыгин предложил откачивать из баллонов ламп накаливания воздух, заменяя его инертными или благородными газами, что привело к созданию современных ламп накаливания. Пионером массового производства доступных и долговечных электрических ламп стала компания General Electric, которой Лодыгин переуступил права на свои патенты и далее успешно работал в лабораториях компании долгое время.
Этот перечень можно продолжать, поскольку пытливый человеческий ум настолько изобретателен, что порой для решения определённой технической задачи ему нужны материалы с невиданными доселе свойствами или с невероятными сочетаниями этих свойств. Природа уже не успевает за нашими аппетитами и учёные всех стран мира включились в гонку создания материалов, не имеющих природных аналогов.
Оно представляет собой преднамеренное соединение кожуха или корпуса электроустройств с защитным заземляющим устройством. Обычно заземление выполняется в виде зарытых в землю на глубину более 2,5 метра стальных или медных полос, труб, стержней или уголков, которые в случае аварии обеспечивают протекание тока по контуру устройство — корпус или кожух — земля — нулевой провод источника переменного тока. Сопротивление этого контура должно быть не более 4 Ом. В этом случае напряжение на корпусе аварийного устройства снижается до безопасного для человека величин, а автоматические устройства защиты электрической цепи тем или иным способом производят отключение аварийного устройства.
При расчёте элементов защитного заземления существенную роль играет знание удельного сопротивления грунтов, которое может варьироваться в широких пределах.
Сообразуясь с данными справочных таблиц, выбирается площадь заземляющего устройства, по ней вычисляется количество заземляющих элементов и собственно конструкция всего устройства. Соединение элементов конструкции устройства защитного заземления производится сваркой.
Электротомография
Электроразведка изучает приповерхностную геологическую среду, применяется для поиска рудных и нерудных полезных ископаемых и других объектов на основе исследования различных искусственных электрических и электромагнитных полей. Частным случаем электроразведки является электротомография (Electrical Resistivity Tomography) — метод определения свойств горных пород по их удельному сопротивлению.
Суть метода заключается в том, что при определённом положении источника электрического поля проводятся замеры напряжения на различных зондах, затем источник поля перемещают в другое место или переключают на другой источник и повторяют измерения. Источники поля и зонды-приёмники поля размещают на поверхности и в скважинах.
Затем полученные данные обрабатываются и интерпретируются с помощью современных компьютерных методов обработки, позволяющих визуализировать информацию в виде двухмерных и трёхмерных изображений.
Являясь очень точным методом поиска, электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам.
Определение формы залегания месторождений полезных ископаемых и границ их распространения (оконтуривание) позволяет выявить залегание жильных залежей полезных ископаемых, что существенно снижает затраты на их последующую разработку.
Археологам этот метод поиска даёт ценную информацию о расположении древних захоронений и наличия в них артефактов, тем самым сокращая затраты на раскопки.
Палеозоологи с помощью электротомографии ищут окаменевшие останки древних животных; результаты их работ можно увидеть в музеях естественных наук в виде поражающих воображение реконструкций скелетов доисторической мегафауны.
Кроме того, электротомография применяется при возведении и при последующей эксплуатации инженерных сооружений: высотных зданий, плотин, дамб, насыпей и других.
Определения удельного сопротивления на практике
Порой для решения практических задач перед нами может встать задача определения состава вещества, например, проволоки для резака пенополистирола. Имеем два мотка проволоки подходящего диаметра из различных неизвестных нам материалов. Для решения задачи необходимо найти их удельное электрическое сопротивление и далее по разнице найденных значений или по справочной таблице определить материал проволоки.
Отмерим рулеткой и отрежем по 2 метра проволоки от каждого образца. Определим диаметры проволок d₁ и d₂ микрометром. Включив мультиметр на нижний предел измерения сопротивлений, измеряем сопротивление образца R₁. Повторяем процедуру для другого образца и также измеряем его сопротивление R₂.
Учтём, что площадь поперечного сечения проволок рассчитывается по формуле
S = π ∙ d 2 /4
Теперь формула для расчёта удельного электрического сопротивления будет выглядеть следующим образом
ρ = R ∙ π ∙ d 2 /4 ∙ L
Подставляя полученные значения L, d₁ и R₁ в формулу для расчёта удельного сопротивления, приведенную в статье выше, вычисляем значение ρ₁ для первого образца.
ρ 1 = 0,12 ом мм 2 /м
Подставляя полученные значения L, d₂ и R₂ в формулу, вычисляем значение ρ₂ для второго образца.
ρ 2 = 1,2 ом мм 2 /м
Из сравнения значений ρ₁ и ρ₂ со справочными данными вышеприведенной Таблицы 2, делаем вывод, что материалом первого образца является сталь, а второго — нихром, из которого и изготовим струну резака.
Называют возможность металла пропускать сквозь себя заряженный ток. В свою очередь, сопротивлением называется одна из характеристик материала. Чем больше электрическая резистентность при заданном напряжении, тем меньшей будет Оно характеризует силу противодействия проводника направленному вдоль него движению заряженных электронов. Поскольку свойство пропускания электричества — это величина, обратная сопротивлению, значит выражаться в виде формул оно будет как отношение 1/R.
Удельное сопротивление всегда зависит от качества материала, который используют при изготовлении устройств. Его измеряют, отталкиваясь от параметров проводника, обладающего длиной 1 метр, а также площадью сечения 1 квадратный миллиметр. Например, свойство удельной резистентности для меди всегда равно 0,0175 Ом, для алюминия — 0,029, железа — 0,135, константана — 0,48, нихрома — 1-1,1. Удельное сопротивление стали равно числу 2*10-7 Ом.м
Противодействие току прямо пропорционально длине проводника, по которому он движется. Чем больше длина устройства, тем выше показатель сопротивления. Усвоить эту зависимость будет проще, если представить две воображаемых пары сообщающихся между собой сосудов. У одной пары приборов соединяющая трубка пусть остаётся тоньше, а у другой — толще. При заполнении водой обеих пар переход жидкости в по толстой трубке получится гораздо быстрее, потому что она окажет меньшее сопротивление перетеканию воды. По этой аналогии для ему проще пройти вдоль толстого проводника, чем тонкого.
Удельное сопротивление, как единица СИ, измеряется показателем Ом.м. Проводимость зависит от средней длины свободного пролёта заряженных частиц, которая характеризуется структурой материала. Металлы без примесей, у которых наиболее правильная имеют наименьшие значения противодействия. И наоборот, примеси искажают решётку, чем увеличивают его показатели. Удельное сопротивление металлов расположено в узком диапазоне значений при нормальной температуре: от серебра с 0,016 и до 10 мкОм.м (сплавы железа и хрома с алюминием).
На особенности движения заряженных
электронов в проводнике оказывает влияние температура, поскольку при её увеличении возрастает амплитуда волновых колебаний существующих ионов и атомов. В результате электронам остаётся меньше свободного пространства для нормального хода в кристаллической решётке. А это означает, что препятствие упорядоченному передвижению возрастает. Удельное сопротивление любого проводника по обыкновению линейно возрастает с ростом температуры. А для полупроводников, наоборот, характерно уменьшение с увеличением градусов, так как из-за этого высвобождается много зарядов, создающих непосредственно электрический ток.
Процесс охлаждения некоторых металлических проводников заведомо до нужной температуры доводит их удельное сопротивление до скачкообразного состояния и падает до нуля. Такое явление открыли в 1911 году и назвали сверхпроводимостью.
Медно-никель (CuNi) | Катушки, проволока сопротивления, обжиговые печи, резка пеной | Провод сопротивления
Сопротивление медно-никелевым сплавам
Медно-никелевые (CuNi) сплавы — это материалы со средним и низким сопротивлением, которые обычно используются в приложениях с максимальными рабочими температурами до 400 ° C (750 ° F).
С низкими температурными коэффициентами электрического сопротивления, сопротивления и, следовательно, производительности, независимо от температуры. Сплавы медно-никелевые механически обладают хорошей пластичностью, легко паяются и свариваются, а также обладают выдающейся коррозионной стойкостью.Эти сплавы обычно используются в сильноточных устройствах, требующих высокого уровня точности.
Hyndman Industrial Products предлагает разнообразные сплавы медно-никелевый сплав и хранит самые распространенные в наличии.
294: Общее название: Alloy 294, Cuprothal 294, Nico, MWS-294, Cupron, Copel, Alloy 45, Cu-Ni 102, Cu-Ni 44
Управление двигателем, нагревательные провода и кабели; прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры.
Лист данных
A30: Общее название: Alloy 30, MWS-30, Cu-Ni 23, Cuprothal 5, Cu-Ni 23, Alloy 260
Сплав имеет низкое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления.Типичные применения включают регуляторы напряжения, устройства синхронизации, термочувствительные резисторы, устройства компенсации температуры, управление двигателем, нагревательные провода и кабели, прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры и приложения для низкотемпературного нагрева.
Лист данных
A90: Общее название: Сплав 95, 90 Сплав, MWS-90, Cu-Ni 10, Купроталь 15, Cu-Ni 10, Сплав 320
Сплав демонстрирует низкое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления.Типичные применения включают регуляторы напряжения, устройства синхронизации, термочувствительные резисторы, устройства компенсации температуры, управление двигателем, нагревательные провода и кабели, прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры и приложения для низкотемпературного нагрева.
Лист данных
A180: Общее название: Alloy 180, 180 Alloy, MWS-180, Cuprothal 30, Midohm, Cu-Ni 23, Nickel Alloy 180
Сплав демонстрирует низкое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления.Типичные применения включают регуляторы напряжения, устройства синхронизации, термочувствительные резисторы, устройства компенсации температуры, управление двигателем, нагревательные провода и кабели, прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры и приложения для низкотемпературного нагрева.
Лист данных
Все названия сплавов и компаний являются товарными знаками соответствующих владельцев. Их использование не подразумевает аффилированности или одобрения.
Проволока из никеля 200
Проволока из никеля 200 Перейти к содержанию ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ- Удельное сопротивление (Ом – см / Ф)
- 48.000
- Удельное сопротивление (мкОм – см2 / см)
- 7,98
- Коммерческий допуск сопротивления (для размеров ниже 0,020)
- 3,00%
- Температурный коэффициент сопротивления ( Ом / Ом / Градус C {0 до 100 ° C})
- 0,0048
- Термическая ЭДС по сравнению с медью
- -.014
- Плотность (гм / см3)
- Плотность (фунт / дюйм3)
- 0.32200
- Модуль Юнга (* 106 PSI)
- 29
- Удельная теплоемкость при 20 ° C (кал / г)
- 0,109
- Теплопроводность (Вт / см / градус) C)
- 0,616000
- Коэффициент линейного расширения (X 10-6 дюймов / дюйм ° C) Град. C
- 13,0
- Точка плавления ° C
- 1450,00
- Точка плавления ° F
- 2642.00
- ASTM
- ASTM B-160
- ASTM
- ASTM B-267
- Проволока
- ДА
- Лента
- Квадратный
- ДА
- Изолированный
- ДА
- Гальванический
- ДА
- ЭЛЕМЕНТ
- Ni:
- MIN 9952
- .0000
- НОМИНАЛ
- 0,0000
- МАКС.
- 0,0000
- UTS Жесткий:
- 135000
- UTS Снятие напряжения
- 0
- UTS, отожженный:
- 60000
- YTS Растяжение — твердое:
- 105000
- YTS Растяжение — снятие напряжения:
- 0
- YTs Растяжение — отожженное
- 25000
- Магнитный
- Нет
- Рабочая температура ° C
- 1100.00
- Рабочая температура ° F
- 2012,00
Медно-никелевый провод | AMERICAN ELEMENTS ®
РАЗДЕЛ 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ
Название продукта: Медно-никелевый провод
Номер продукта: Все применимые коды продуктов American Elements, например CU-NI-01-W
Номер CAS: 12357-13-0
Соответствующие установленные области применения вещества: Научные исследования и разработки
Информация о поставщике:
American Elements
10884 Weyburn Ave.
Лос-Анджелес, Калифорния
Тел .: +1 310-208-0551
Факс: +1 310-208-0351
Телефон экстренной связи:
Внутренний номер, Северная Америка: +1 800-424-9300
Международный: +1 703-527-3887
РАЗДЕЛ 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТИ
Классификация вещества или смеси
Классификация в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1272/2008
Вещество не классифицируется как опасное для здоровья или окружающей среды в соответствии с правила CLP.
Классификация в соответствии с Директивой 67/548 / EEC или Директивой 1999/45 / EC
N / A
Информация об особых опасностях для человека и окружающей среды:
Нет данных
Опасности, не классифицированные иным образом
Нет данных
Элементы маркировки
Маркировка в соответствии с в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1272/2008
Н / Д
Пиктограммы опасностей
Н / Д
Сигнальное слово
Н / Д
Краткие сведения об опасности
Н / Д
Классификация WHMIS
Не контролируется
Система классификации
Рейтинги HMIS (шкала 0- 4)
(Система идентификации опасных материалов)
Здоровье (острые эффекты) = 0
Воспламеняемость = 0
Физическая опасность = 0
Другие опасности
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT: Нет данных
vPvB: Нет
РАЗДЕЛ 3.СОСТАВ / ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИНГРЕДИЕНТАХ
Вещества
Номер CAS / Название вещества:
7440-50-8 Медь
Идентификационный номер (а):
Номер ЕС: 231-159-6
7440-02-0 Никель
Идентификация номер (а):
Номер ЕС:
231-111-4
РАЗДЕЛ 4. ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ
Описание мер первой помощи
Общая информация
Никаких специальных мер не требуется.
При вдыхании:
В случае жалоб обратиться за медицинской помощью.
При попадании на кожу:
Обычно продукт не раздражает кожу.
При попадании в глаза:
Промыть открытый глаз под проточной водой в течение нескольких минут. Если симптомы не исчезнут, обратитесь к врачу.
При проглатывании:
Если симптомы не исчезнут, обратиться к врачу.
Информация для врача
Наиболее важные симптомы и воздействия, как острые, так и замедленные
Данные отсутствуют
Указание на необходимость немедленной медицинской помощи и специального лечения
Нет данных
РАЗДЕЛ 5.МЕРЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Средства пожаротушения
Надлежащие средства тушения
Специальный порошок для металлических пожаров. Не используйте воду.
Средства пожаротушения, непригодные из соображений безопасности
Вода
Особые опасности, исходящие от вещества или смеси
При пожаре могут образоваться следующие вещества:
Оксиды меди
Рекомендации для пожарных
Защитное снаряжение:
Никаких специальных мер не требуется .
РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ
Меры личной безопасности, защитное снаряжение и порядок действий в чрезвычайной ситуации
Не требуется.
Меры по защите окружающей среды:
Не допускайте попадания материала в окружающую среду без официального разрешения.
Не допускать попадания продукта в канализацию, канализацию или другие водоемы.
Не допускайте попадания материала в землю или почву.
Методы и материалы для локализации и очистки:
Подобрать механически.
Предотвращение вторичных опасностей:
Никаких специальных мер не требуется.
Ссылка на другие разделы.
См. Раздел 7 для получения информации о безопасном обращении.
См. Раздел 8 для получения информации о средствах индивидуальной защиты.
Информацию об утилизации см. В Разделе 13.
РАЗДЕЛ 7. ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ
Обращение
Меры предосторожности для безопасного обращения
Хранить контейнер плотно закрытым.
Хранить в сухом прохладном месте в плотно закрытой таре.
Информация о защите от взрывов и пожаров:
Никаких специальных мер не требуется.
Условия безопасного хранения с учетом несовместимости
Требования, предъявляемые к складским помещениям и таре:
Особых требований нет.
Информация о хранении в одном общем хранилище:
Нет данных
Дополнительная информация об условиях хранения:
Хранить тару плотно закрытой.
Хранить в прохладном, сухом месте в хорошо закрытой таре.
Конкретное конечное использование
Данные отсутствуют
РАЗДЕЛ 8. КОНТРОЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ / ЛИЧНАЯ ЗАЩИТА
Контроль воздействия
Средства индивидуальной защиты
Соблюдайте типичные меры защиты и гигиены при обращении с химическими веществами.
Поддерживайте эргономичную рабочую среду.
Дыхательное оборудование: Не требуется.
Защита рук: Не требуется.
Время проницаемости материала перчаток (в минутах)
Нет данных
Защита глаз: Защитные очки
Защита тела: Защитная рабочая одежда.
РАЗДЕЛ 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Информация об основных физических и химических свойствах
Внешний вид:
Форма: Твердое вещество в различных формах
Запах: Без запаха
Порог запаха: Нет данных.
pH: нет данных
Точка плавления / интервал температур плавления: данные отсутствуют.
Точка кипения / интервал температур кипения: Нет данных.
Температура сублимации / начало: Данные отсутствуют.
Воспламеняемость (твердое тело, газ): Данные отсутствуют.
Температура возгорания: Данные отсутствуют.
Температура разложения: Данные отсутствуют.
Самовоспламенение: Данные отсутствуют.
Взрывоопасность: данные отсутствуют.
Пределы взрываемости:
Нижняя: данные отсутствуют
Верхние: данные отсутствуют
Относительная плотность: данные отсутствуют.
Плотность пара: Нет данных
Скорость испарения: Нет данных
Растворимость в воде (H 2 O): Нерастворимый
Коэффициент распределения (н-октанол / вода): данные отсутствуют.
Вязкость:
Динамическая: нет данных
Кинематическая: нет
Другая информация
Нет данных
РАЗДЕЛ 10. СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
Реакционная способность
Нет данных
Химическая стабильность
Стабилен при рекомендуемых условиях хранения
Термическое разложение / условия, которых следует избегать:
При использовании и хранении в соответствии со спецификациями разложения не происходит.
Возможность опасных реакций
Неизвестно об опасных реакциях
Условия, которых следует избегать
Данные отсутствуют
Несовместимые материалы:
Данные отсутствуют
Опасные продукты разложения:
Оксиды меди
РАЗДЕЛ 11. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Информация о токсикологическом воздействии
Острый токсичность:
Реестр токсического действия химических веществ (RTECS) содержит данные об острой токсичности этого вещества.
Значения ЛД / ЛК50, относящиеся к классификации:
ЛД50 при пероральном приеме> 5000 мг / кг (мышь)
Раздражение или разъедание кожи: Без раздражающего действия.
Раздражение или разъедание глаз: Без раздражающего действия.
Сенсибилизация: сенсибилизирующие эффекты неизвестны.
Мутагенность зародышевых клеток: Эффекты неизвестны.
Канцерогенность:
EPA-D: Канцерогенность для человека не поддается классификации: неадекватные доказательства канцерогенности для человека и животных или данные отсутствуют.
Реестр токсических эффектов химических веществ (RTECS) содержит данные о онкогенных, канцерогенных и / или опухолевых заболеваниях для этого вещества.
Репродуктивная токсичность:
Реестр токсических эффектов химических веществ (RTECS) содержит репродуктивные данные для этого вещества.
Специфическая системная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени — многократное воздействие: Эффекты неизвестны.
Специфическая системная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени — однократное воздействие: Эффекты неизвестны.
Опасность при вдыхании: Эффекты неизвестны.
От подострой до хронической токсичности: Эффекты неизвестны.
Дополнительная токсикологическая информация:
Насколько нам известно, острая и хроническая токсичность этого вещества полностью не изучена.
Канцерогенные категории
OSHA-Ca (Управление по охране труда)
Вещество не перечислено.
РАЗДЕЛ 12. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Токсичность
Водная токсичность:
Нет данных
Стойкость и разлагаемость
Нет данных
Потенциал биоаккумуляции
Нет данных
Подвижность в почве
Нет данных
Дополнительная экологическая информация:
Не допускать попадание материала в окружающую среду без официальных разрешений.
Не допускайте попадания неразбавленного продукта или больших количеств в грунтовые воды, водоемы или канализационные системы.
Избегать попадания в окружающую среду.
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT: Нет
vPvB: Нет
Другие побочные эффекты
Нет данных
РАЗДЕЛ 13. УТИЛИЗАЦИЯ
Методы обработки отходов
Рекомендация
Для обеспечения надлежащей утилизации см. Официальные правила .
Неочищенная тара:
Рекомендация:
Утилизация должна производиться в соответствии с официальными предписаниями.
РАЗДЕЛ 14. ИНФОРМАЦИЯ ПО ТРАНСПОРТИРОВКЕ
Номер ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
НЕТ
Собственное транспортное наименование ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
НЕТ
Класс (ы) опасности при транспортировке
DOT, ADR, ADN, IMDG, IATA
Class
N / A
Группа упаковки
DOT, IMDG, IATA
N / A
Экологические опасности:
Морской загрязнитель (IMDG):
Да (PP)
Да (P)
Особые меры предосторожности для пользователя
Н / Д
Транспортировка наливом в соответствии с Приложением II MARPOL73 / 78 и Кодексом IBC
Н / Д
Транспортировка / Дополнительная информация:
DOT
Морской загрязнитель (DOT):
Нет
РАЗДЕЛ 15 .НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.
Все компоненты этого продукта занесены в Канадский список веществ, предназначенных для домашнего использования (DSL).
SARA Раздел 313 (списки конкретных токсичных химических веществ)
7440-50-8 Медь
Предложение штата Калифорния 65
Предложение 65 — Химические вещества, вызывающие рак
Вещество не указано в списке.
Prop 65 — Токсичность для развития
Вещество не указано.
Позиция 65 — Токсичность для развития, женщины.
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития, мужчины
Вещество не указано.
Информация об ограничении использования:
Для использования только технически квалифицированными специалистами.
Другие постановления, ограничения и запретительные постановления
Вещество, вызывающее особую озабоченность (SVHC) в соответствии с Регламентом REACH (EC) № 1907/2006.
Вещества нет в списке.
Должны соблюдаться условия ограничений согласно Статье 67 и Приложению XVII Регламента (ЕС) № 1907/2006 (REACH) для производства, размещения на рынке и использования.
Вещества нет в списке.
Приложение XIV Правил REACH (требуется разрешение на использование)
Вещество не указано.
REACH — Вещества, прошедшие предварительную регистрацию.
Вещество внесено в список.
Оценка химической безопасности:
Оценка химической безопасности не проводилась.
РАЗДЕЛ 16.ПРОЧАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006 (REACH). Вышеприведенная информация считается правильной, но не претендует на исчерпывающий характер и должна использоваться только в качестве руководства. Информация в этом документе основана на текущем уровне наших знаний и применима к продукту с учетом соответствующих мер безопасности. Это не является гарантией свойств продукта. American Elements не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом.Дополнительные условия продажи см. На обратной стороне счета-фактуры или упаковочного листа. АВТОРСКИЕ ПРАВА 1997-2021 AMERICAN ELEMENTS. ЛИЦЕНЗИОННЫМ ДАННЫМ РАЗРЕШЕНО ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕОГРАНИЧЕННЫХ КОПИЙ БУМАГИ ТОЛЬКО ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
Физические свойства
Медно-никелевые сплавы, не содержащие патины, имеют уникальную эстетически приятную цветовую гамму. По мере добавления никеля цвет становится светлее. Сплавы с низким содержанием никеля имеют желто-розовый оттенок. Сплавы, содержащие 15-30% никеля и более, имеют серебристо-белый вид, аналогичный нержавеющей стали, и используются в чеканке монет.В морской воде сплавы могут приобретать различные цвета, включая золотисто-коричневый, темно-коричневый или зеленый, в зависимости от содержания железа, времени погружения и условий морской воды.
Физические свойства медно-никелевых сплавов зависят от состава. Температуры диапазона плавления, удельное электрическое сопротивление и модуль упругости увеличиваются с увеличением содержания никеля. Однако теплопроводность уменьшается с увеличением процента никеля.
Типичные физические свойства медно-никелевых сплавов показаны ниже.
| Единицы | 90-10 | 70-30 | 66-30-2-2 | |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | кг / дм 3 | 8,90 | 8,95 | 8,86 |
| Диапазон плавления | ° С | 1100-1145 | 1170-1240 | |
| Удельная теплоемкость | Дж / кг ° K | 377 | 377 | 377 |
| Теплопроводность | Вт / м ° K | 40 | 29 | 25 |
| Коэфф.линейного расширения 10-300 ° C | 10 -6 / ° К | 17 | 16 | 15,5 |
| Удельное электрическое сопротивление | мкОм. см | 19 | 34 | 50 |
| Модуль упругости | ГПа | 135 | 152 | 156 |
| Модуль жесткости | ГПа | 50 | 56 |
Характеристики теплопроводности и расширения представляют особый интерес для теплообменников и конденсаторов.
Низкая магнитная проницаемость требуется в некоторых приложениях, например в тральщиках. Хотя 70-30 Cu-Ni по существу немагнитен, 90-10 Cu-Ni имеет более высокое содержание железа. Его проницаемость может составлять от 1,01 до более 1,2, в зависимости от условий окончательной термообработки. Для достижения низкой проницаемости требуется быстрое охлаждение от конечной температуры термообработки раствора.
Список литературы
- Поведение CuNi 90/10 по сравнению с 6Mo супераустенитной и супердуплексной сталью в морских условиях, Яснер, М., Hecht, M., and Beckmann, W., , Osnabruck, KME Europa Metal Aktiengesellschaft, .
MacDermid Enthone | Химический никель
Механические свойства аналогичны свойствам других аморфных отложений. Они обладают высокой прочностью, ограниченной пластичностью и высоким модулем упругости.
Предел прочности
Предел прочности на растяжение большинства покрытий превышает 700 МПа (100kpsi).Это аналогично многим закаленным сталям и позволяет покрытию выдерживать значительные нагрузки без повреждений.
Пластичность
Пластичность также зависит от состава и составляет от 1 до 2,0% (относительное удлинение). Хотя это меньше, чем у большинства инженерных материалов, этого достаточно для большинства покрытий. Тонкие пленки осадка могут полностью изгибаться вокруг себя без разрушения, а покрытие успешно используется для изготовления пружин и сильфонов.
Никель, полученный методом химического восстановления, нельзя наносить на изделия, которые впоследствии будут сгибаться или вытягиваться. Сильная деформация приведет к растрескиванию наплавки, что снизит коррозионную стойкость и сопротивление истиранию. При отложениях с низким содержанием фосфора и никеля или с отложениями, содержащими примеси металлов или серы, пластичность значительно снижается и может даже приближаться к нулю.
Закалка
Термическая обработка упрочняющего типа снижает как прочность, так и пластичность этих отложений.
- Воздействие температур выше 220 ° C (420 ° F) может привести к снижению прочности на 80–90% и нарушить пластичность, особенно в покрытиях с низким содержанием фосфора.
- Пластичность покрытий с высоким содержанием фосфора существенно не снижается, пока они не нагреются до температуры выше 260 ° C (500 ° F).
- Модуль упругости нетермообработанных покрытий, содержащих от 10 до 11% фосфора, составляет около 200 ГПа (28x10psi) и очень похож на модуль стали.
- Модуль упругости отложений, содержащих от 7 до 8% фосфора, составляет всего около 120 ГПа (18х10 фунтов на квадратный дюйм) и больше похож на таковой у медных сплавов.
- Термообработка покрытий при температурах выше 220 ° C (400 ° F) приводит к значительному увеличению их модуля упругости.
Внешний вид депозита
Внешний вид отложений значительно варьируется в зависимости от состава ванны и топографии основания. Ванны могут быть изготовлены таким образом, чтобы оставлять отложения от матовых до очень ярких. Поскольку растворы для химического нанесения покрытий практически не обладают способностью к выравниванию, эти покрытия отражают качество поверхности, на которую они наносятся.
В результате даже очень яркий осадок может выглядеть значительно менее ярким на поверхности отливки или пескоструйной обработки по сравнению с аналогичным покрытием на полированной поверхности.Если главными требованиями являются коррозионная стойкость, хорошее удлинение наплавки, низкое напряжение при большой толщине и минимальная точечная коррозия, лучшим выбором могут быть матовые или полублестящие отложения.
Прочность связи
Адгезия никелевых покрытий, полученных химическим способом, с большинством металлов превосходная. Первоначальная реакция замещения, которая происходит с каталитическими металлами, вместе со связанной способностью ванн удалять субмикроскопические загрязнения, позволяет отложению установить как металлические, так и механические связи с субстратом.
- Было установлено, что прочность сцепления покрытий MacDermid NiKlad, Elnic и Vand-aloy с должным образом очищенной сталью составляет 400 МПа (60 kpsi) или более.
- При химическом никелировании алюминия и алюминиевых сплавов адгезия меньше (чем у стали), но обычно превышает 300 МПа (40 kpsi).
- С некаталитическими или пассивными металлами, такими как нержавеющая сталь, первоначальная реакция замещения не происходит и адгезия снижается. Однако при надлежащей предварительной обработке и активации прочность сцепления покрытия обычно составляет не менее 140 МПа (20 кПи на кв. Дюйм).
- Адгезия к медным сплавам обычно составляет от 300 до 350 МПа (от 40 до 50 кПси).
При химическом никелировании алюминия обычная практика заключается в обжиге деталей после нанесения покрытия в течение 1–4 часов при температуре от 130 до 200 ° C (от 270 ° до 400 ° F) для увеличения адгезии покрытия. Эти обработки выводят водород из детали и покрытия и обеспечивают очень незначительную диффузию между покрытием и подложкой.
Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры и давления в чистом никеле…
Контекст 1
… используются на пределе своих возможностей, и надежность во время расширенного обслуживания во враждебных средах имеет первостепенное значение. Технологические проблемы, связанные с этим междисциплинарным исследованием, включают (i) оценку ранних и прогрессирующих изменений состояния материала, связанных с эксплуатационным использованием и воздействием, (ii) прогнозирование физического, химического или электронного состояния в реальном времени в определенных местах для сложных систем. подвержены эксплуатационным нагрузкам и воздействию окружающей среды с течением времени, и (iii) соотносить текущее и развивающееся состояние микроструктуры и процессов повреждения, чтобы сделать возможным моделирование вероятностного прогноза состояния материала / конструкции / системы [2].Методы проверки для СУО должны основываться на простых, надежных и надежных процедурах неразрушающего контроля, которые можно легко адаптировать к полевым условиям. Эта конечная цель может быть наилучшим образом достигнута путем проверки наиболее адаптируемых методов неразрушающего контроля на чувствительность и избирательность, вместо того, чтобы начинать с наиболее чувствительных и селективных известных лабораторных методов, а затем пытаться адаптировать их к мониторингу на месте. В идеале датчики MSA должны иметь низкий профиль, иметь прочную конструкцию, не зависеть от рабочей среды и иметь простые проводные соединения.Для этого хорошо подходят электромагнитные методы. Здесь электромагнитные методы будут определены в самом общем смысле как методы измерения электрических сигналов, создаваемых электрическим, магнитным или тепловым воздействием. Все конкретные методы, которые будут рассмотрены в этой статье, зарекомендовали себя в области неразрушающей оценки деградации материалов в широком спектре конструкционных материалов и особенно хорошо подходят для мониторинга процессов термомеханического повреждения, таких как усталость, ползучесть, охрупчивание, упрочнение. , так далее.На рисунке 2 показаны сложные взаимосвязи между параметрами состояния материала и компонентов и измеряемыми электромагнитными физическими свойствами. Измеренные свойства называются интенсивными или обширными в зависимости от того, являются ли они независимыми или зависящими от геометрических свойств, таких как размер и форма. Даже с учетом введенной выше очень общей классификации есть только четыре фундаментальных интенсивных физических свойства, которые мы можем использовать для характеристики электромагнитных материалов, а именно электропроводность, магнитная проницаемость, теплопроводность и термоэлектрическая мощность.Однако большинство измерений также зависят от геометрических параметров и, следовательно, дают обширные свойства, такие как электрическая проводимость, магнитная проводимость и теплопроводность. Интересно отметить, что термоэлектрическая мощность — это по своей сути интенсивное свойство, поэтому ее можно измерить напрямую, без геометрических поправок, независимо от размера и формы материала. Из-за очевидного несоответствия между небольшим количеством возможных независимых физических измерений и потенциально гораздо большим количеством неопределенных переменных материала, результирующий MSA остается неизбежно неоднозначным.Хорошо известное фазовое правило Гиббса для однородных материалов гласит [3]: F = C! P + 2 ……………………………… (1) где F обозначает степени свободы, т.е. количество независимых интенсивных свойств, которые необходимо измерить, чтобы полностью охарактеризовать материал, C — количество компонентов, P — количество фаз, находящихся в термодинамическом равновесии друг с другом, и +2 обозначает две основные переменные состояния: давление и температуру. . Недавно Олсон и др. Предложили следующее правило микроструктуры для неповрежденных материалов на основе правила фаз Гиббса:! = C «P + M + 2………………………….. (2) где φ обозначает количество независимых физических свойств, т.е. минимальное количество независимых измерения, которые необходимо провести, чтобы полностью охарактеризовать материал, а M — количество микроструктурных составляющих или различных фазовых морфологий [4]. Полная термомеханическая история материала оказывает запутанное влияние на существующую микроструктуру материала, что приводит к увеличению количества независимых физических измерений, необходимых для полной характеристики материала.Хотя некоторые из этих изменений можно классифицировать как нейтральную эволюцию микроструктуры, которая не оказывает существенного влияния на оставшийся срок службы материала, они вполне могут оказывать ложное влияние на измеряемые физические свойства, тем самым создавая серьезное препятствие для оценки тех изменений, которые могут быть классифицированы как накопление повреждений, поскольку они фактически сокращают оставшийся срок службы материала. Одно из важных предсказаний правила микроструктуры, заданного уравнением (2), заключается в том, что обратимые эффекты температуры и давления на измеряемые физические свойства должны быть тщательно приняты во внимание, даже когда необратимые эффекты, например, увеличение плотности дислокаций, укрупнение выделений, изменения в разделении растворенных веществ, и т. д., незначительны.В качестве примера на рисунке 3 показаны зависимости удельного электрического сопротивления от температуры и давления в чистом никеле по Сундквисту [5]. ρ P и ρ V представляют собой удельное электрическое сопротивление при постоянном давлении и постоянном объеме, соответственно, поэтому разница между двумя кривыми связана с сжимающим напряжением, вызванным подавленным тепловым расширением, когда материал поддерживается в постоянном объеме. Поведение усложняется тем фактом, что при комнатной температуре никель является ферромагнитным с отрицательной магнитострикцией около -30 ppm.Выше температуры Кюри T C ≈ 360 ° C отрицательная магнитострикция, вызванная спонтанной намагниченностью, и возникающее в результате сжимающее напряжение при постоянном объеме исчезают. Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления определяется следующим образом:! (T) = «ln # ……………………………… (3)» T где ρ — удельное электрическое сопротивление, а T — температура. Обратимый температурный эффект демонстрирует слегка квадратичное поведение ниже T C со средним линейным температурным коэффициентом β ≈ 9.4 × 10 -3 oC -1, т. Е. Даже небольшая погрешность в температуре 1 ° C может вызвать ошибку в измеренном электрическом сопротивлении до 1%. Коэффициент давления удельного электрического сопротивления определяется следующим образом: «ln #! (P) = ………………………… ……. (4) где p — гидростатическое давление (обычно удельное электрическое сопротивление — это тензор второго порядка, который становится анизотропным даже в изотропных материалах при наличии направленной деформации). При комнатной температуре коэффициент давления в никеле γ ≈ –1.9 × 10 -2 ГПа -1. Мониторинг MSA сталкивается с рядом ограничений, включая низкую чувствительность, недостаточную избирательность, отсутствие уникальности, разделение интенсивных и экстенсивных свойств, разделение обратимых и необратимых изменений, инверсию при наличии немонотонных изменений, взаимозависимость различных изменений материала , преобладание некоторых несущественных изменений микроструктуры, которые не имеют существенного влияния на оставшийся срок службы, и т. д. Эти ограничения будут обсуждаться отдельно в следующих разделах.Обычно методы измерения MSA демонстрируют довольно низкую чувствительность к незначительным изменениям в микроструктуре материалов, которые, тем не менее, оказывают значительное влияние на их оставшийся срок службы. Например, увеличение плотности дислокаций и образование полос скольжения в образцах с усталостным повреждением, изменение плотности и размера выделений во время термического упрочнения, образование микроскопических полостей на границах зерен во время накопления повреждений при ползучести, изменение остаточного напряжения во время термомеханической релаксации и т.д. несколько процентов или меньше по электропроводности, термоэлектрической мощности и даже меньше по теплопроводности.Магнитные свойства обычно более чувствительны, но также менее стабильны, поэтому представляют аналогичные проблемы с точки зрения относительной чувствительности, нормированной на собственные вариации материала и погрешности измерения. Количество представляющих интерес переменных состояния материалов (микроструктура, фазовое превращение, пластическая деформация, упругая деформация, упрочнение, охрупчивание, повреждение при ползучести, усталостное повреждение и т. Д.) Обычно намного больше, чем количество независимых физических измерений, которые можно провести для того, чтобы характеризуют состояние материала.Из-за этого фундаментального ограничения ожидается, что основная проблема с MSA будет заключаться в отсутствии селективности любого данного метода измерения, а не в его потенциально низкой чувствительности. Например, в большинстве сценариев лучший метод мониторинга остаточного напряжения не обязательно является наиболее чувствительным к изменениям состояния остаточного напряжения, но является наименее чувствительным к другим ложным изменениям, таким как пластическая деформация, твердость и т. Д. Уникальность MSA могла возникнуть по двум основным причинам.Первая причина — немонотонная зависимость измеряемого физического свойства от искомого параметра состояния материала. Один из примеров этого проиллюстрирован на Рисунке 4, где показана зависимость электропроводности от твердости C по Роквеллу в дисперсионно-упрочненном суперсплаве на никелевой основе IN718. По мере увеличения твердости электропроводность сначала падает с ≈1,56% IACS при HRC 25 до ≈1,54% IACS при HRC 32, а затем увеличивается до ≈1,67% IACS при HRC 46. Как правило, электропроводность немонотонна, поэтому необратимый, функция твердости.Однако в диапазоне твердости, представляющем практический интерес для двигателей (выше HRC 40), электрическая проводимость является монотонной, следовательно, обратимой функцией твердости, которую можно использовать для мониторинга MSA. Вторая основная причина отсутствия уникальности в мониторинге MSA возникает из-за ранее упомянутой недостаточной селективности в случаях, когда измеряемое физическое свойство изменяется на сопоставимые величины в ответ на более чем один тип изменения состояния материала. Например, термоэлектрический метод очень чувствителен к незначительным изменениям свойств материала и термоэлектрической мощности (ТЭП) феррита…
Консорциум космических грантов штата Юта: Удельное сопротивление тонких пленок силицида никеля
Дата начала
5-2020 12:00
Описание
Определение удельного сопротивления в тонких пленках имеет первостепенное значение для правильной интеграции в современную электронику, где они перспективны в качестве контактных материалов из-за их низкого контактного сопротивления и высокой проводимости.Соединения силицида никеля часто образуются в микроэлектронике на пересечении никеля и кремния, традиционно образуя различные интерметаллические соединения, включая NiSi, Ni 2 Si, Ni 3 Si, Ni 3 Si 2 и NiSi 2 . В рамках этого исследования тонкие пленки силицида никеля толщиной от 25 до 110 нм были синтезированы на кремниевой подложке с использованием осаждения из паровой фазы при температуре 900 ° C в низком вакууме с давлением в диапазоне μTorr.Анализ синтезированных пленок показал уменьшение удельного сопротивления в образцах с толщиной пленки ниже 45 нм, а для образцов с толщиной пленки выше 45 нм удельное сопротивление стало плато со средним сопротивлением 23,35 Ом * нм.
СКАЧАТЬ
С 27 мая 2020 г.
МОНЕТЫ 1 мая, 00:00Удельное сопротивление тонких пленок силицида никеля
Определение удельного сопротивления в тонких пленках имеет первостепенное значение для правильной интеграции в современную электронику, где они перспективны в качестве контактных материалов из-за их низкого контактного сопротивления и высокой проводимости.Соединения силицида никеля часто образуются в микроэлектронике на пересечении никеля и кремния, традиционно образуя различные интерметаллические соединения, включая NiSi, Ni 2 Si, Ni 3 Si, Ni 3 Si 2 и NiSi 2 .
