Modstand af legeringer

Der er mange metaller og mange flere legeringer af flere metaller.

De tidligste kunstige legeringer fra menneskelige metallurgiske eksperimenter blev skabt (baseret på arkæologiske rester) fra omkring 3000 til 2500 fvt.

Det er primært bronze, fordi metallerne, som det er sammensat af (kobber og tin), er til stede (i overflod) i deres oprindelige tilstand og ikke kræver udvinding fra malmen.

Guld og sølv er metaller, der er rigelige i naturen, og af denne grund er de kendt fra det 5. årtusinde f.Kr., så de blandes også meget ofte, især for at ændre guldets farve eller hårdhed.

I teorien er der et uendeligt antal legeringer. Den grundlæggende proces er enkel: Opvarm blot to eller flere metaller, indtil de når det passende smeltepunkt, bland dem derefter i henhold til de korrekte doser og begynd at afkøle dem.

Således er det nok at ændre doseringen af ​​ingredienserne lidt for at skabe en ny legering, der har unikke egenskaber.Derudover er produktionsbetingelserne for den nye legering også afgørende: Det er nok for eksempel at ændre smeltepunktet, brændingsforholdene eller endda køletiden.

Afhængigheden af ​​modstanden af ​​legeringer på deres sammensætning har en meget anderledes karakter. I nogle tilfælde er legeringen en samling af meget små krystaller af de to metaller, der udgør legeringen. Hvert metal krystalliserer uafhængigt af hinanden, hvorefter deres krystaller er ensartet og ret tilfældigt blandet i legeringen.

Det er bly, tin, zink og cadmium, som blandes på enhver måde. Modstanden af ​​sådanne legeringer ved forskellige koncentrationer ligger mellem de ekstreme værdier af modstanden af ​​rene metaller, det vil sige, at den altid er mindre end den største af dem og mere end den mindre.

Metalmodstandsdetaljer: Hvad bestemmer modstanden af ​​en leder

Endnu en nyttig artikel: Grundlæggende egenskaber af metaller og legeringer

Nedenstående figur viser grafisk afhængigheden af ​​en zink-tin-legering af resistiviteten af ​​de to metallers volumenkoncentration.

Abscissen viser volumen af ​​tin som en procentdel af legeringsenhedsvolumenet, dvs. abscisse 60 betyder, at en enhedsvolumen legering indeholder 0,6 volumen tin og 0,4 volumen zink. Ordinaten viser legeringsresistivitetsværdierne ganget med 106.

Siden rene metaller temperaturkoefficienter for modstand er mængder af samme størrelsesorden tæt på udvidelseskoefficienten for gasser, er det indlysende, at legeringerne i den betragtede gruppe har koefficienter af samme størrelsesorden.

I mange andre tilfælde er legeringerne af de to metaller en homogen masse sammensat af små krystaller sammensat af atomer af de to metaller.

Nogle gange kan sådanne blandede krystaller dannes fra atomer af de to metaller i ethvert forhold, nogle gange er sådanne formationer kun mulige i visse koncentrationsområder.

Uden for disse områder ligner legeringerne legeringerne fra den første gruppe, der lige er blevet betragtet, bortset fra at de er en blanding af krystaller af det rene metal og krystaller af en blandet type sammensat af atomer af begge typer.

Resistiviteten af ​​legeringer af denne type er normalt større end resistiviteten af ​​de to metaller.

Nedenstående figur viser grafisk koncentrationsafhængigheden af ​​resistiviteten af ​​en legering af guld og sølv, der danner blandede krystaller ved hver koncentration. Metoden til at konstruere kurven er den samme som kurven i den foregående figur.

Modstanden af ​​rent sølv på grafen er 1,5 * 10-6, rent guld 2,0 * 10-8... Ved at legere lige store volumener af de to metaller (50%) får vi en legering med en modstand på 10,4 * 10- 6.

Temperaturkoefficienterne for modstand for legeringer af denne gruppe er generelt lavere end for hvert af de metaller, der udgør legeringen.

Nedenstående figur viser grafisk afhængigheden af ​​temperaturkoefficienten for en legering af guld og sølv af koncentrationen af ​​guld.

I koncentrationsområdet fra 15% til 75% overstiger modstandstemperaturen ikke en fjerdedel af den samme koefficient for rene metaller.

Nogle legeringer af tre metaller er af teknisk betydning.

Den første af disse legeringer, manganin, når den behandles korrekt, har en temperaturkoefficient på nul, med det resultat, at manganintråd bruges til at fremstille præcisionsmodstandsmagasiner.

En legering af nikkel, krom, med tilsætning af mangan, silicium, jern, aluminium (nichrom) er det mest almindelige materiale til fremstilling af forskellige varmeelementer.

Flere detaljer om denne type legeringer: Nichromes: sorter, sammensætning, egenskaber og egenskaber

De resterende legeringer (konstantan, nikkelin, nikkelsølv) bruges til fremstilling af regulerende rheostater, fordi de har betydelig modstand og oxideres relativt lidt i luften ved de ret høje temperaturer, som rheostattråde ofte har.

For flere detaljer om de ternære legeringer, der oftest anvendes i den elektriske industri, se her:Høj modstand materialer, høj modstand legeringer

Det er bedst at slå specifikke modstandsværdier for forskellige legeringer op i specielle opslagsbøger eller bestemme eksperimentelt, da de kan variere meget.

Som et eksempel giver vi værdierne for elektrisk modstand og termisk ledningsevne af Mg-Al og Mg-Zn legeringer:

I dette arbejde undersøges den elektriske resistivitet og termiske ledningsevne af Mg — Al og Mg — Zn binære legeringer i temperaturområdet fra 298 K til 448 K, og forholdet mellem legeringernes tilsvarende elektriske ledningsevne og termiske ledningsevne analyseres.

Se også: De mest almindelige ledende materialer i elektriske installationer