Rezistenta aliajelor

Există multe metale și multe alte aliaje ale mai multor metale.

Cele mai vechi aliaje artificiale din experimente metalurgice umane au fost create (pe baza vestigiilor arheologice) din aproximativ 3000 până la 2500 î.Hr.

Este în primul rând bronz deoarece metalele din care este compus (cuprul și staniul) sunt prezente (din abundență) în starea lor nativă și nu necesită extracție din minereu.

Aurul și argintul sunt metale care sunt abundente în natură și din acest motiv sunt cunoscute încă din mileniul al V-lea î.Hr., așa că sunt, de asemenea, foarte des amestecate, în special pentru a schimba culoarea sau duritatea aurului.

În teorie, există un număr infinit de aliaje. Procesul de bază este simplu: pur și simplu încălziți două sau mai multe metale până când ajung la punctul de topire corespunzător, apoi amestecați-le conform dozărilor corecte și începeți să le răciți.

Astfel, este suficient să schimbați chiar și ușor doza ingredientelor pentru a crea un nou aliaj care are proprietăți unice.În plus, condițiile de producție ale noului aliaj sunt și ele cruciale: este suficient, de exemplu, să modifici punctul de topire, condițiile de ardere sau chiar timpul de răcire.

Dependența rezistenței aliajelor de compoziția lor are un caracter foarte diferit. În unele cazuri, aliajul este o colecție de cristale foarte mici din cele două metale care alcătuiesc aliajul. Fiecare metal cristalizează independent unul de celălalt, după care cristalele lor sunt amestecate uniform și destul de aleatoriu în aliaj.

Acestea sunt plumbul, staniul, zincul și cadmiul, care sunt amestecate în orice fel. Rezistența unor astfel de aliaje la diferite concentrații se află între valorile extreme ale rezistenței metalelor pure, adică este întotdeauna mai mică decât cea mai mare dintre ele și mai mult decât cea mai mică.

Detalii privind rezistența metalelor: Ce determină rezistența unui conductor

Un alt articol util: Proprietățile de bază ale metalelor și aliajelor

Figura de mai jos arată grafic dependența rezistivității unui aliaj zinc-staniu de concentrația volumică a celor două metale.

Abscisa arată volumele de staniu ca procent din volumul unității de aliaj, adică. abscisa 60 înseamnă că o unitate de volum de aliaj conține 0,6 volume de staniu și 0,4 volume de zinc. Ordonata arată valorile rezistivității aliajului înmulțite cu 106.

Din moment ce metale pure coeficienții de rezistență la temperatură sunt cantităţi de acelaşi ordin apropiate de coeficientul de dilatare a gazelor, este evident că aliajele grupului considerat au coeficienţi de acelaşi ordin.

În multe alte cazuri, aliajele celor două metale sunt o masă omogenă compusă din cristale mici compuse din atomi ai celor două metale.

Uneori, astfel de cristale mixte pot fi formate din atomi ai celor două metale în orice raport, uneori astfel de formațiuni sunt posibile numai în anumite zone de concentrare.

În afara acestor regiuni, aliajele sunt similare cu cele din primul grup luat în considerare, cu excepția faptului că sunt un amestec de cristale de metal pur și cristale de tip mixt compus din atomi de ambele tipuri.

Rezistivitatea aliajelor de acest tip este de obicei mai mare decât rezistivitatea celor două metale.

Figura de mai jos arată grafic dependența de concentrație a rezistivității unui aliaj de aur și argint care formează cristale mixte la fiecare concentrație. Metoda de construire a curbei este aceeași cu curba din figura anterioară.

Rezistența argintului pur pe grafic este de 1,5 * 10-6, aurului pur 2,0 * 10-8... Prin alierea unor volume egale ale celor două metale (50%), obținem un aliaj cu o rezistență de 10,4 * 10- 6.

Coeficienții de temperatură de rezistență pentru aliajele din această grupă sunt în general mai mici decât pentru fiecare dintre metalele care alcătuiesc aliajul.

Figura de mai jos arată grafic dependența coeficientului de temperatură al unui aliaj de aur și argint de concentrația de aur.

În intervalul de concentrații de la 15% la 75%, coeficientul de temperatură de rezistență nu depășește un sfert din același coeficient al metalelor pure.

Unele aliaje din trei metale sunt de importanță tehnică.

Primul dintre aceste aliaje, manganina, atunci când este prelucrat corespunzător, are un coeficient de temperatură zero, astfel încât sârma de manganina este folosită pentru a face magazii de rezistență de precizie.

Un aliaj de nichel, crom, cu adaosuri de mangan, siliciu, fier, aluminiu (nicrom) este cel mai comun material pentru producerea diferitelor elemente de încălzire.

Mai multe detalii despre acest tip de aliaje: Nicromi: soiuri, compoziție, proprietăți și caracteristici

Aliajele rămase (constantan, nichelină, nichel argint) sunt folosite pentru fabricarea reostatelor de reglare deoarece au rezistență considerabilă și sunt relativ puțin oxidate în aer la acele temperaturi destul de ridicate pe care le au adesea firele de reostat.

Pentru mai multe detalii despre aliajele ternare cele mai utilizate în industria electrică, vezi aici:Materiale de înaltă rezistență, aliaje de înaltă rezistență

Cel mai bine este să căutați valorile specifice de rezistență ale diferitelor aliaje în cărți speciale de referință sau să determinați experimental, deoarece acestea pot varia foarte mult.

Ca exemplu, oferim valorile rezistenței electrice și conductivității termice ale aliajelor Mg-Al și Mg-Zn:

În această lucrare, rezistivitatea electrică și conductibilitatea termică a aliajelor binare Mg — Al și Mg — Zn sunt investigate în intervalul de temperatură de la 298 K la 448 K și este analizată relația dintre conductivitatea electrică corespunzătoare și conductibilitatea termică a aliajelor.

Vezi si: Cele mai comune materiale conductoare în instalațiile electrice