Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В_Н0

Параметри надпровідникових матеріалів

Надпровідник	ТН0, [К]	ВН0, [Тл]
Елементарні І роду:
Ірідій Ir	0,14	0,002
Алюміній Al	1,2	0,01
Олово Sn	3,7	0,031
Ртуть Hg	4,2	0,046
Тантал Та	4,5	0,083
Cвинець Pb	7,2	0,08
Елементарні ІІ роду:
Ніобій Nb	9,4	0,195
Ванадій V	5,3	0,13
Складні сплави ІІ роду:
50% Nb +50% Ті	8,7	12
50% Nb +50% Zr	9,5	11
З’єднання ІІ роду:
Галід ванадію V3Ga	14	50
Станнід ніобію Nb3Sn	18	22

В 1933 році німецькі фізики В. Майснер та Р. Оксенфельд зробили нове фундаментальне відкриття: надпровідники при переході з нормального в надпровідний стан стають ідеальними діамагнетиками, тобто їх відносна магнітна проникність стрибком зменшується від кінцевих значень (для більшості надпровідників приблизно дорівнює 1) до µ_r=0. Тому зовнішнє магнітне поле не може проникнути в надпровідниковий матеріал – надпровідники здатні відштовхувати його.

Розрізняють напівпровідники:

І роду – перехід у стан надпровідності, при охолодженні, відбувається стрибком;

ІІ роду – перехід у стан надпровідності при охолодженні, відбувається поступово; також у них існує проміжній стан між нижнім В_Нниж. та верхнім В_Нверх. значеннями критичної магнітної індукції переходу, що відповідають значенням температур Т< Т_Н0.

У порівнянні з надпровідниками І роду надпровідники ІІ роду мають більш високі значення, як критичної температури переходу Т_Н0 так і критичної магнітної індукції В_Н0. Останній фактор є визначальним для широкого застосування надпровідників в сучасних електричних апаратах.

Перспективним напрямком, є пошук так званих «теплих» надпровідників, з більш високою температурою переходу у стан надпровідності Т_Н, що зменшить складність та вартість апаратури охолодження.

Кріопровідники («кріос» – з грецького холод).

Крім явища надпровідності в сучасній електротехніці все ширше використовується явище кріопровідності, тобто поступове (без стрибків) досягнення металами малого питомого опору, при кріогенних температурах, без переходу їх в надпровідний стан. Такі метали називаються кріопровідниками. Питомий опір кріопровідника при робочій температурі може бути меншим за питомий опір цього ж провідника при нормальній температурі в сотні, а в деяких випадках і в тисячі разів.

Кріопровідність це – особливий випадок нормальної електропровідності металів при кріогенних температурах. Найчастіше, в якості кріопровідників використовуються: алюміній при температурі рідинного водню та берилій при температурі рідинного азоту. Застосування кріопровідників замість надпровідників приводить до спрощення та зменшення вартості виконання теплової ізоляції пристроїв, зниження витрат потужності на їх охолодження. Крім того, в надпровідному контурі з великим струмом накопичується значна кількість енергії магнітного поля (W=L·I²/2, де L – індуктивність, [Гн]; I – сила струму, [А]). При випадковому підвищенні температури або магнітної індукції вище значень, що відповідають переходу надпровідника в нормальний стан хоча б в малій частині надпровідного контуру, надпровідність буде порушена, що приведе до швидкого вивільнення великої кількості енергії. Для кріопровідника такої небезпеки не існує, оскільки підвищення температури може вплинути тільки на поступове, плавне збільшення його опору. Для отримання високоякісних кріопровідників необхідні виключно висока чистота металу (відсутність домішок) та відсутність наклепу (виникає при відпалюванні).

3. Сплави високого опору та спеціальні сплави. Контактні матеріали. Неметалеві провідники

Сплави високого опору мають при нормальній температурі питомий опір ρ ≥ 0,3 [мкОм· м]

При використанні сплавів високого опору:

у вимірювальних приладах та в якості зразкових резисторів, вони повинні мати:

високий питомий опір;

високу стабільність питомого опору в часі;

малий температурний коефіцієнт питомого опору α_ρ;

малий коефіцієнт термо – е.р.с. у парі з міддю.

в електронагрівальних елементах:

повинні бути здатними працювати тривалий час у повітряному середовищі при високих температурах до 1000 ⁰С.

Бажано, щоб сплави, які використовуються для приладів, що виготовляються у великих кількостях були дешевими і не містили дефіцитних компонентів.

Манганін – найбільш широко використовується для виготовлення зразкових резисторів. Склад: мідь (Cu) – 85%; марганець (Mn) – 12%; нікель (Ni) – 3%.

Назва походить від латинської назви марганцю – «manganum». Сплав має жовтуватий колір завдяки вмісту великої кількості міді.

Параметри манганіну:

питомий опір ρ=0,42÷0,48 [мкОм·м];

температурний коефіцієнт питомого опору α_ρ=(5÷30)·10^–6[К^-1];

коефіцієнт термо-е.р.с. у парі з міддю складає 1÷2 [мкВ/K];

максимальна робоча температура, при якій тривалий час він може експлуатуватися ≤ 200 ⁰С;

щільність 8,4 [Мг/м³];

межа міцності при розтягуванні σ_ρ=450÷600 [МПа];

відносне подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ=15÷30%.

Манганін може витягуватися в тонкий дріт (діаметром до 0,02 [мм]). Для забезпечення малого температурного коефіцієнта питомого опору α_ρ та стабільного в часі питомого опору ρ – манганіновий дріт проходить термічну обробку, шляхом її випалювання у вакуумі при температурі 550÷600 ⁰С з наступним повільним охолодженням. Намотані котушки іноді додатково відпалюються при температурі 200⁰С.

Константан – сплав в склад якого входять: мідь (Cu) – 60%; нікель (Ni) – 40%. Назва «константан» пояснюється значною стабільністю його питомого опору при зміні температури. Стійкість до нагрівання у константану є вищою ніж у манганіну, тому перший може застосовуватися для виготовлення реостатів, електронагрівальних елементів та термопар для вимірювання температури в межах декілька сотень градусів.

Параметри константану:

питомий опір ρ=0,48÷0,52 [мкОм·м];

температурний коефіцієнт питомого опору α_ρ=(5÷25)·10^–6[К^-1];

коефіцієнт термо-е.р.с. у парі з міддю складає 45÷55 [мкВ/K], що обмежує його застосування у вимірювальних схемах;

максимальна робоча температура, при якій тривалий час він може експлуатуватися 450 ⁰С;

щільність 8,9 [Мг/м³];

межа міцності при розтягуванні σ_ρ=400÷500 [МПа];

відносне подовження перед розривом ∆ℓ/ℓ=20÷40%.

Широке застосування константану обмежує наявність в його складі дорогого та дефіцитного нікелю.

Сплави на основі заліза – застосовуються в основному для електронагрівальних елементів. Сплави системи Fe-Ni-Cr – називаються ніхромами, при підвищеному вмісті Fe – фероніхромами. Сплави системи Fe-Cr-Al – називаються фехралями та хромалями. Для характеристики сплавів застосовуються умовні позначення, що складаються з букв та чисел. Букви позначають найбільш характерні елементи, що містяться в сплаві, причому вони можуть бути не першими у назві елемента (Б – ніобій, В-вольфрам, Г – марганець, Д – мідь, К – кобальт, Л – берилій, Н – нікель, Т – титан, Х – хром, Ю – алюміній), а число приблизний вміст даного компонента в сплаві.

Марка сплаву

Склад сплаву, %

Щільність, Мг/м3

ρ, мкОм·м

αρ·10-6, K-1

tМАКС, 0С

σР, МПа

∆ℓ/ℓ, %

Cr

Ni

Mn

Аl

Х15Н60

15÷18

55÷61

1,5

-

8,2÷8,3

1,1÷1,2

100÷200

1000

-

-

Х20Н80

20÷23

75÷78

1,5

-

8,4÷8,5

1,0÷1,1

100÷200

1100

-

-

Параметри хромалюмінієвих сплавів

Х13Ю4

12÷15

0,6

0,7

3,5÷5,5

7,1÷7,5

1,2÷1,35

100÷120

900

700

20

Х23Ю5

22÷25

0,6

0,7

4,5÷5,5

6,9÷7,3

1,3÷1,5

65

1200

800

10÷15

Решта% в складі сплавів містить залізо (Fe)

Великий вплив на термін експлуатації нагрівального елемента, що працює в повітряному середовищі, мають властивості оксиду, що утворюється на поверхні сплаву. Чим менше оксид улітучується з поверхні металу, тим він краще захищає метал від подальшого окислення в умовах високих температур.

Спеціальні сплави

Сплави для термопар

Для виготовлення термопар використовують наступні сплави:

копель: 56% Cu + 44% Ni;

алюмель: 95% Ni + Al, Si, Mg;

хромель: 90% Ni + 10% Cr;

платинородій: 90 Pt + 10 Rh (радій).

Термопари можуть використовуватися для вимірювання наступних температур:

платинородій – платина – до 1600 ⁰С;

хромель – алюмель – до 900÷1000 ⁰С

хромель – копель, залізо – копель, залізо – константан – 600 ⁰С;

мідь – константан, мідь – копель – до 350 ⁰С.

Найбільшу термо – е.р.с при заданій різниці температур розвиває термопара хромель – копель. В холодному спаї струм протікає від першого названого в парі матеріалу до другого, в гарячому спаї навпаки.

Тензометричні сплави – використовуються в перетворювачах деформації різноманітних конструкцій під дією механічних зусиль (як правило розтягування). Принцип дії заснований на зміні опору при деформаціях тензометричного елемента. Коефіцієнт тензочутливості визначається за формулою.

,

де Δ R – зміна опору R при зміні Δl довжини елемента l. Значення d може бути розраховано за формулою:

Характеристики

Список файлов реферата