Az ötvözetek ellenállása

Sok fém és még több fémötvözet létezik.

Az emberi kohászati ​​kísérletekből származó legkorábbi mesterséges ötvözetek (régészeti maradványok alapján) körülbelül ie 3000 és 2500 között keletkeztek.

Elsősorban bronz, mert a benne lévő fémek (réz és ón) eredeti állapotukban (bőségesen) vannak jelen, és nem igényelnek kinyerést az ércből.

Az arany és az ezüst a természetben nagy mennyiségben előforduló fémek, ezért a Kr. e. 5. évezredből ismertek, ezért gyakran keverik is őket, különösen az arany színének vagy keménységének megváltoztatására.

Elméletileg végtelen számú ötvözet létezik. Az alapfolyamat egyszerű: egyszerűen melegíts fel két vagy több fémet, amíg el nem érik a megfelelő olvadáspontot, majd keverd össze őket a megfelelő adagolás szerint és kezdd el hűteni.

Így elegendő az összetevők adagolását kismértékben megváltoztatni egy új, egyedi tulajdonságokkal rendelkező ötvözet létrehozásához.Emellett az új ötvözet gyártási körülményei is döntőek: elég például az olvadásponton, az égetési körülményeken vagy akár a hűtési időn változtatni.

Az ötvözetek ellenállásának az összetételüktől való függése nagyon eltérő jellegű. Bizonyos esetekben az ötvözet az ötvözetet alkotó két fém nagyon kicsi kristályainak gyűjteménye. Mindegyik fém egymástól függetlenül kristályosodik, majd kristályaik egyenletesen és meglehetősen véletlenszerűen keverednek az ötvözetben.

Ezek az ólom, ón, cink és kadmium, amelyek bármilyen módon keverednek. Az ilyen ötvözetek ellenállása különböző koncentrációkban a tiszta fémek ellenállásának szélső értékei között van, vagyis mindig kisebb, mint a nagyobbik és nagyobb, mint a kisebbik.

Fémellenállás részletei: Mi határozza meg a vezető ellenállását

Még egy hasznos cikk: Fémek és ötvözetek alapvető tulajdonságai

Az alábbi ábra grafikusan szemlélteti egy cink-ón ötvözet ellenállásának a két fém térfogatkoncentrációjától való függését.

Az abszcissza az ón térfogatait az ötvözet egységnyi térfogatának százalékában mutatja, azaz. Az abszcissza 60 azt jelenti, hogy egységnyi térfogatú ötvözet 0,6 térfogat ónt és 0,4 térfogat cinket tartalmaz. Az ordináta az ötvözet fajlagos ellenállását 106-tal szorozva mutatja.

Mivel a tiszta fémek az ellenállás hőmérsékleti együtthatói a gázok tágulási együtthatójához közeli azonos nagyságrendű mennyiségek, nyilvánvaló, hogy a vizsgált csoport ötvözeteinek azonos nagyságrendű együtthatói vannak.

Sok más esetben a két fém ötvözete homogén tömeg, amely a két fém atomjaiból álló kis kristályokból áll.

Néha az ilyen kevert kristályok a két fém atomjaiból tetszőleges arányban képződhetnek, néha viszont csak bizonyos koncentrációs területeken lehetséges ilyen képződmény.

Ezeken a területeken kívül az ötvözetek hasonlóak az imént vizsgált első csoporthoz, azzal a különbséggel, hogy tiszta fémkristályok és vegyes típusú kristályok keverékei, amelyek mindkét típusú atomból állnak.

Az ilyen típusú ötvözetek ellenállása általában nagyobb, mint a két fém fajlagos ellenállása.

Az alábbi ábra grafikusan mutatja egy arany és ezüst ötvözet fajlagos ellenállásának koncentrációfüggését, amely kevert kristályokat képez minden egyes koncentrációnál. A görbe elkészítésének módja megegyezik az előző ábrán látható görbével.

A tiszta ezüst ellenállása a grafikonon 1,5 * 10-6, a tiszta aranyé 2,0 * 10-8... A két fém azonos térfogatú (50%) ötvözésével 10,4 * 10-es ellenállású ötvözetet kapunk. 6.

Az ebbe a csoportba tartozó ötvözetek hőmérsékleti ellenállási együtthatói általában alacsonyabbak, mint az ötvözetet alkotó összes fém esetében.

Az alábbi ábra grafikusan mutatja egy arany és ezüst ötvözet hőmérsékleti együtthatójának az arany koncentrációjától való függését.

A 15% és 75% közötti koncentrációtartományban a hőmérsékleti ellenállási együttható nem haladja meg a tiszta fémek azonos együtthatójának negyedét.

Néhány három fém ötvözete műszaki jelentőséggel bír.

Ezen ötvözetek közül az első, a manganin, megfelelően feldolgozva, nulla hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik, aminek következtében manganinhuzalt használnak precíziós ellenállású tárak készítésére.

A nikkel, króm ötvözete mangán, szilícium, vas, alumínium (nikróm) hozzáadásával a legelterjedtebb anyag a különféle fűtőelemek gyártásához.

További részletek az ilyen típusú ötvözetekről: Nikrómok: fajták, összetétel, tulajdonságok és jellemzők

A fennmaradó ötvözetek (konstantán, nikkelin, nikkelezüst) szabályozó reosztátok gyártására szolgálnak, mivel jelentős ellenállással rendelkeznek, és viszonylag kevéssé oxidálódnak a levegőben azon a meglehetősen magas hőmérsékleten, amely a reosztáthuzaloknál gyakran előfordul.

Az elektromos iparban leggyakrabban használt háromkomponensű ötvözetekről itt talál további részleteket:Nagy ellenállású anyagok, nagy ellenállású ötvözetek

A legjobb, ha a különféle ötvözetek fajlagos ellenállási értékeit speciális referenciakönyvekben keresi, vagy kísérletileg határozza meg, mivel ezek nagyon eltérőek lehetnek.

Példaként megadjuk a Mg-Al és Mg-Zn ötvözetek elektromos ellenállásának és hővezető képességének értékeit:

Ebben a munkában a Mg — Al és Mg — Zn bináris ötvözetek elektromos fajlagos ellenállását és hővezető képességét vizsgáljuk 298 K és 448 K közötti hőmérsékleti tartományban, és elemezzük az ötvözetek megfelelő elektromos vezetőképessége és hővezető képessége közötti kapcsolatot.

Lásd még: A leggyakoribb vezető anyagok az elektromos berendezésekben