Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Так как измеренное значение коэффициента теплопроводностин определяется суммой электронной и решеточной состаиля- ае = — -г —; аг = — лх — '-, (1О/8) р ВТ' р„т,— Т, ' В справочниках часто приводится величина а Пользуясь соотношением а,„можно приближенно определить р при произвольной температуре Т; р=р~[1+аг(Т вЂ” Т,)) Это выражение дает точное значение р лишь при строго линейной зависимости р(Т), т.
е. если мг не зависит от температуры В остальных случаях этот метод тем точнее, чем более узкий интервал температур (Тз- Т1) использовандля определения пг. Рис. 10тй Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры для некоторых чистых металлов Для ферромагнитных никеля к железа и антиферромзгнитного хрома стрелками указаны точки магнитного разупоряяачення 192 Классификации и свойства лроаодникааьт лат«пиалок [равд.
10[ При плавлении типичным ивляется сильное (в 1,5...2 раза) скачкообразное увеличение сопротивления (рис. 10.3, кривая !). Для тех металлов, сопротивление которых описывается кривой 2, характерно значительно меньшее его увеличение, иногда всего на несколько процентов (например, железо, кобальт). Для металлов с низкой проводимостью отмечается сильное (в 1,5...2 раза) уменьшение сопротивления при плавлении (висмут, сурьма). Свойства жидких металлов, в том числе электрические, исследованы много меньше, чем твердых. Особенно это относится к тугоплавким металлам.
В исследованных случаях сопротивление жидкого металла обычно линейно возрастает при увеличении температуры (рис. 10.3), но в некоторых случаях (кадмий, цинк, магний) оно уменьшается илн имеет минимум. Прн полиморфиых превращениях металлов не установлено какого-либо единообразия в изменении сопротивления: наблюдаются скачкообразные увеличения или уменьшения сопротивления, изменения температурного коэффициента. возможен гистерезис, т. е. разное значение сопротивления при нагреве и охлаждении вблизи точки полиморфного прев. ращения; в отдельных случаях заметных особенностей не отмечают. Влияние давления иа сопротивление.
У большинства элементарных металлов при всестороннем сжатии сопротивление уменьшается. Так ведут себя все металлы, шяроко применяемые в электротехнике для разных целей. Для ник (за немногим исключением) коэффициент сопротивления по давлению и„„= 1 др = — — — находится в интервале (1...5)Х Х 1О " Па ', т. е. сопротивление уменьшается иа 0,1...0,5 ат»а на каждые 1О" Па приложенного давления. При сжатии уменьшается атомный обьем и амплитуда тепловых колебаний решетки, что является основной причиной уменьшения сопротивления.
Влияние несовершенства кристаллической решетки иа сопротивление. В результате внешних воздействий: холодной механической обработки, закалки, облучения — в кристаллической решетке металла появляются различного рода нарушения ее правильной периоличносги. Это могут быть вакансии, дисклокации, атомы вмеждоузлиях. Электроны рассеиваются на этих дефектах, подобно рассеянию на примесных ионах, сопротивление возрастает.
Рост сопротивления может быть довольно значительным: для растянутой на 1О атз проволоки изменение сопротивления при 273 К составляет 0,4; 0,3; 0,55; 0,5 тэ» дли алюминия, железа„ меди и серебра соответственно. В .результате отжита при повышенной температуре, но не превосходящей некоторого предела,механиче. окне напряжения снимаются, «залечиваются» дефекты, уменьшается сопротивление. При нагреве до более высоких температур, чем предельная, сопротивление может увеличиться. Сопротивление металлов в магнитоупоридочеииом состаямин.
)!екоторые переходные и редкоземельные металлы являются ферромагнетиками и антиферромагнетиками'(см. 4 1.1), элементарные магнитные моменты их атомов ориентируются при 0 К строго параллельно или антипараллельно. При повышении температуры магнитный порядок постепенно нарушается и при критической температуре исчезает совсем.
Электроны проводимости также обладают собственным магнитным моментом, поэтому между ними и ионами решетки существует значительное дополнительное магнитное взаимодействие. Оно заметно влияет на сопротивление металлов в магннтаупорядаченнай области Это влияние исчезает при температуре, соответствующей точкам магнитного разупорядочения: точке Кюри у ферромагнетиков н точке Нееля у антиферромагнетиков.
Из переходных металлов ферромагнетиками являются железо, кобальт и никель, антиферромагнетиками — хром и марганец. Точки магнитного разупорядочення показаны стрелками на рис. 10.4 (см. также табл. 10.1). Сопратиилеиие сплавов. Выше было приведено правило Матти«сена, относящееся к так называемым «разбавленным» сплавам, т, е. содержащим малое количество примеси.
Что касается «концентрированных» сплавов, то в настоящее время относительно подробно изучены электрические свойства талька лвойнык сплавов, для которых найдены некоторые закономерные связи. Для сплавов, состоящих ич большего числа компонентов, имеются лишь разрозненные опытные данные. По природе своей любой металлический сплав представляет собой либо механическую смесь исходных металлов, либо их твердый раствор, либо их химическое (интерметаллическое) соединение, либо многофазную систему. Отдельными фазами ~акой системы могут являться чнсгые металлы и названные разновидности сплавов.
Интерметаллические соединения имеют собственную формулу химического состава, свою кристаллическую решетку, в которой атомы отдельных компонент строго чередуются друг с другом. К ним обычно применимы все заиономерностн, описанные выше для чистых элементарных металлов. Механическая смесь представляет собою конгломерат макроскопических зерен составляющих ее компонентов. Сопротивление в зависимости от состава такой смеси изменяется пропорционально содержанию одного из (5 10.5) Влияние внешних факторов ))х Р Ю Ю Л) 4Р 5Р РО 7Р РР ВОР,Ъбдн) Рнс.
10.5. Зависимость удельного электрического сопротивления (в относительных единицах) от состава для двойных сплавов металлов А и В. Кривые 1...4 характерны для комнатной температуры, кривая 5 — для 4,2 К 1, 2. 3 — различные варианты зависимости лля систем иеирерываых твердых растворов; 4 — механическая смесь «омионевтав; 5 — правило Курна«ова — Нордгейма для остаточного соиротивлеиия твердых растворов изозлектроиимх металлов компонентов (прнмая линия на рнс. 10.5).
Наиболее интересны твердые растворы. При их образовании сохраняется кристаллическая решетка металла-расгворители, изменяется лишь постоянная решетки, яо атомы компонентов распределяются по ее узлам беспорядочно. Некоторые металлы с одинаковыми кристеллическимн структурами смешиваются в любой пропорции, т. е.
образуют системы непрерывных твердых растворов. растворимость других ограничена (сведения об этом дают диаграммы состояния). Наличие атомов разных сортов лишает решетку идеальной периодичности и приводит к сильному рассеянию электронов: гопротнвлеиие сплава сильно возрастает. При небохьшом содержании второго компонента раствора (до 2...4 йсэ (ат.) ~ сопротивление сплавов на основе меди, алюминия и других непереходима металлов возрастает прямо пропорционально его концентрации.
Чем больше разница валентностей растворителя и растворенного металла, тем больше увеличивается сопротивление. Часто говорят, что сопротивление твердого раствора всегда больше. чем исходного металла. Строго говоря, такое утверждение верно для р,„„„(см. формулу (!0.7)], т. е. в области «остаточиого» сопротивления (см. рис. !0.3). При более высоких температурах известны исключения из этого правила, например, сопротивление хрома при комнатной и более высоких температурах уменьшается при добавлении к нему ванадия (рис. !0.5, участок кривой 8 вблизи 100 эгэс металла А: здесь металл А †. хром,  — ванадий).
Уменьшение 7 Заказ 1122 'сопротивления связано, видимо, с тем, что хром является магиитоупорядоченным металлом, благодаря чему суцсествует заметный «магнитный вклад» в его сопротивление. Лобааление атомов ванадкя ведет к постепенному разрушению магнитного упорядочения и, следовательно, к уменьшению «магнитной части» сопротивления. В системах непрерывных твердых растворов наблюдаются два типа изменения сопротивления в зависимости от состава. Если оба сплавляемых металла нзаэлекгронные (принадлежат к одной группе периодической системы элементов), зависимость «удельное сопротивление — состав» обычно представхяет собой плавную, примерно симметричную выпуклую кривую (рис 10.5, кривая 2).
В области остаточного сопротивления соблюдается правило Курнакова -- Нордгейма: р спи! — Ь)— где Ь вЂ” массовая доля одного из компонентов сплава (кривая 5) . Если сплавляемые металлы принаддежат к разным группам периодической системы, зависимость «удельное спротивление — состав» всегда несимметричная, со сдвинутым от середины диаграммы максимумом (рис. ! 0.5, кривая!). Максимум сдвинут в сторону металла, сопротивление которого при комнатной температуре больше.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
