Сплави високого опору

Тема: Сплави з великим питомим опором

Лекція № 10

Мета:Вивчити провідникові матеріали та їх застосуванння

Методи:словесний

План:

1 Сплави високого опору

2 Сплави для термопар

Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН:

Сплави високого опору - це провідникові матеріали з питомим опором в нормальних умовах не меншим 0,3 мк.Ом.м. Вони застосовуються для електровимірювальних приладів (шунти, компенсаційні, додаткові та зразкові опори), для реостатів і електронагрівальних елементів. В електровимірювальних приладах ці сплави повинні мати якнайменше значення температурного коефіцієнта електроопору та малу термоелектрорушійну силу відносно міді. Найбільш поширені сплави на мідній основі - манганін і^константан а сплави на хромонікелевій основі і залізохромоалюмі-нієвій, які використовуються в електронагрівальних приладах та повинні довготривало працювати на повітрі за температур до 800 -1100 °С.

Манганін - сплав на мідній основі (86 % Сu, 12 % Мn, 2 % Ni),жовтуватого відтінку, питомий опір 0,42 - 0,48 мкОмм, максимальна робоча температура 100 - 200 °С, добре витягується в тонкий дріт до діаметра 0,02 мм. З манганіну виготовляють також стрічку товщиною 0,01 - 1 мм і шириною 10 - 300 мм. Високий питомий опір манганіну слабо залежить від температури (в межах 15-35 °С). Використовується для виготовлення еталонних опорів і елементів електровимірювальних приладів. До манганінів відносять також деякі сплави на основі срібла з добавками Мn (до 17 %), Sn (до 7 %) та інших елементів. Для отримання високої стабільності опору і малогоманганін відпалюють за 350 - 550 °С у вакуумі з наступним повільним охолодженням і витримкою при кімнатній температурі.

Константан (від латинського сопзіапз - постійний, незмінний) -сплав міді і нікелю (60 % Сu,40 % Ni),має ВИСОКИЙ ПИТОМИЙ електричний опір, який мало залежить від температури. Значення константану близьке до нуля і, звичайно, має від'ємний знак. Вміст нікелю в сплаві відповідає максимуму і мінімуму сер (рис. 3.15). Константан добре протягується в дріт і прокатується в стрічку.

Константан застосовується для виготовлення реостатів і елек-тро-нагрівальних елементів з робочими температурами не вище 400 - 450 °С. Для отримання на поверхні константану достатньо гнучкої і міцної електроізоляційної плівки константан швидко і короткочасово (не більше Зс) нагрівають до температури 900 °С і охолоджують на повітрі. Покритий такою плівкою константано-вий дріт можна щільно намотувати, без додаткової ізоляції між витками, якщо напруга між сусідніми витками не перевищує 1 В.

У місцях контакту конс-тантанових провідників з мідними виникає термо-е.р.с, яка може викликати похибки при нульових вимірюваннях в мостових і потенціометричних схемах. Це є недоліком за використання константа-нових резисторів у вимірювальних схемах. У той же час велике значення термо-е.р.с. дозволяє усішно використовувати константан для виготовлення мідь-константано-вих термопар.

Хромонікелеві сплави (ніхроми) та хромо алюмінієвісплави (фехралі) використовують для виготовлення нагрівальних елементів електричних печей, плиток і тощо. їх склад та електротехнічні властивості наведено в табл. 3.2.

Рис. 3.15. Залежність питомого опору (1) і температурного коефіцієнта питомого опору (2)

мідно-нікелевих сплавів від відсоткового вмісту компонентів

Таблиця 3.2 Склад і властивості сплавів високого електроопору

Марка сплаву	Назва	Склад*	Питомий електроопір при 20 °С, Ом*мм²/м	Темпер, коеф. електроопору (10⁵),°К	Гранична температура, °С
		Сг	№	А1
Х13Ю4	Фехраль	12-15	0,6	3,5-5,5	1,26
1X17ЮА	Сплав № 1	16-19	0,6	4,6 - 6,0	1,30
1Х25Ю5	Сплав № 2	23-27	0,6	4, 5- 6, 5	1,40	—
Х20Н80	Ніхром	20-23	78-80	0,2	1,11
Х15Н60	Ніхром	15-18	55-61	0,2	1,13	1,7

* решта залізо

З них виготовляють дріт діаметром до 0,02 мм, стрічку перерізом 0,1 - 1мм і більше. Згадані сплави стійкі проти хімічного руйнування поверхні в газових середовищах за температур 550 °С і вище в ненавантаженому і слабо навантаженому станах. У результаті легування сталі хромом, алюмінієм чи кремнієм в процесі окиснення на поверхні сталі утворюються щільні оксиди Сг₂О₃, А1₂О₃, або ₂, дифузія крізь які утруднена. Тому тонка оксидна плівка гальмує процес подальшого окиснення. Чим вищий вміст легуючих елементів, тим вища окалиностійкість сплаву і тим вищою може бути робоча температура.

Виникнення терморушійної сили. Вобласті контакту двох різних металів між ними виникає контактна різниця потенціалів, зумовлена різними рівнями в них енергії Фермі Е_F За контакту має місце більш інтенсивний перехід електронів з металу з більшим значенням рівня енергії Фермі у метал з нижчим рівнем. У результаті такого переходу перший метал заряджається позитивно, а другий - негативно. Між ними виникає різниця потенціалів, яка унеможливлює подальший перехід електронів. Енергія Фермі в металах може сягати декількох електронвольт, тому й контактна різниця потенціалів між двома металами перебуває в межах від десятих часток до кількох вольт.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Електропровідність металів	\|	Механізм провідності напівпровідників

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.