Motstand av legeringer

Det er mange metaller og mange flere legeringer av flere metaller.

De tidligste kunstige legeringene fra menneskelige metallurgiske eksperimenter ble laget (basert på arkeologiske levninger) fra rundt 3000 til 2500 fvt.

Det er først og fremst bronse fordi metallene som det er sammensatt av (kobber og tinn) er tilstede (i overflod) i sin opprinnelige tilstand og ikke krever utvinning fra malmen.

Gull og sølv er metaller som er rikelig i naturen, og av denne grunn er de kjent fra det 5. årtusen f.Kr., så de er også veldig ofte blandet, spesielt for å endre fargen eller hardheten til gull.

I teorien er det et uendelig antall legeringer. Den grunnleggende prosessen er enkel: bare varm to eller flere metaller til de når riktig smeltepunkt, bland dem deretter i henhold til riktige doser og begynn å avkjøle dem.

Dermed er det nok å endre doseringen av ingrediensene litt for å lage en ny legering som har unike egenskaper.I tillegg er produksjonsbetingelsene til den nye legeringen også avgjørende: det er nok for eksempel å endre smeltepunktet, brenningsforholdene eller til og med kjøletiden.

Avhengigheten av motstanden til legeringer på deres sammensetning har en helt annen karakter. I noen tilfeller er legeringen en samling av svært små krystaller av de to metallene som utgjør legeringen. Hvert metall krystalliserer uavhengig av hverandre, hvoretter deres krystaller blir jevnt og ganske tilfeldig blandet i legeringen.

Disse er bly, tinn, sink og kadmium, som blandes på en hvilken som helst måte. Motstanden til slike legeringer ved forskjellige konsentrasjoner ligger mellom de ekstreme verdiene av motstanden til rene metaller, det vil si at den alltid er mindre enn den største av dem og mer enn den minste.

Metallmotstandsdetaljer: Hva bestemmer motstanden til en leder

En annen nyttig artikkel: Grunnleggende egenskaper til metaller og legeringer

Figuren nedenfor viser grafisk avhengigheten av resistiviteten til en sink-tinnlegering på volumkonsentrasjonen til de to metallene.

Abscissen viser volumene av tinn i prosent av legeringsenhetsvolumet, dvs. abscisse 60 betyr at en enhetsvolum av legering inneholder 0,6 volum tinn og 0,4 volum sink. Ordinaten viser legeringsresistivitetsverdiene multiplisert med 106.

Siden rene metaller temperaturkoeffisienter for motstand er mengder av samme størrelse nær ekspansjonskoeffisienten for gasser, er det åpenbart at legeringene i den betraktede gruppen har koeffisienter av samme størrelsesorden.

I mange andre tilfeller er legeringene til de to metallene en homogen masse sammensatt av små krystaller sammensatt av atomer av de to metallene.

Noen ganger kan slike blandede krystaller dannes fra atomer av de to metallene i et hvilket som helst forhold, noen ganger er slike formasjoner bare mulig i visse konsentrasjonsområder.

Utenfor disse områdene ligner legeringene på den første gruppen som nettopp ble vurdert, bortsett fra at de er en blanding av krystaller av det rene metallet og krystaller av en blandet type sammensatt av atomer av begge typer.

Resistiviteten til legeringer av denne typen er vanligvis større enn resistiviteten til de to metallene.

Figuren nedenfor viser grafisk konsentrasjonsavhengigheten til resistiviteten til en legering av gull og sølv som danner blandede krystaller ved hver konsentrasjon. Metoden for å konstruere kurven er den samme som kurven i forrige figur.

Motstanden til rent sølv på grafen er 1,5 * 10-6, rent gull 2,0 * 10-8... Ved å legere like volumer av de to metallene (50%) får vi en legering med en motstand på 10,4 * 10- 6.

Temperaturkoeffisientene for motstand for legeringer av denne gruppen er generelt lavere enn for hvert av metallene som utgjør legeringen.

Figuren nedenfor viser grafisk avhengigheten av temperaturkoeffisienten til en legering av gull og sølv av konsentrasjonen av gull.

I konsentrasjonsområdet fra 15% til 75% overstiger ikke motstandstemperaturen en fjerdedel av den samme koeffisienten til rene metaller.

Noen legeringer av tre metaller er av teknisk betydning.

Den første av disse legeringene, manganin, når den er riktig behandlet, har en temperaturkoeffisient på null, med det resultat at manganintråd brukes til å lage presisjonsmotstandsmagasiner.

En legering av nikkel, krom, med tilsetning av mangan, silisium, jern, aluminium (nikrom) er det vanligste materialet for produksjon av ulike varmeelementer.

Flere detaljer om denne typen legeringer: Nichromes: varianter, sammensetning, egenskaper og egenskaper

De resterende legeringene (konstantan, nikkelin, nikkelsølv) brukes til fremstilling av regulerende reostater fordi de har betydelig motstand og er relativt lite oksidert i luft ved de ganske høye temperaturene som reostatledninger ofte har.

For mer informasjon om de ternære legeringene som oftest brukes i den elektriske industrien, se her:Materialer med høy motstand, legeringer med høy motstand

Det er best å slå opp spesifikke motstandsverdier for forskjellige legeringer i spesielle oppslagsverk eller bestemme eksperimentelt, da de kan variere mye.

Som et eksempel gir vi verdiene for elektrisk motstand og termisk ledningsevne til Mg-Al og Mg-Zn legeringer:

I dette arbeidet undersøkes den elektriske resistiviteten og varmeledningsevnen til Mg — Al og Mg — Zn binære legeringer i temperaturområdet fra 298 K til 448 K og forholdet mellom tilsvarende elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne til legeringene analyseres.

Se også: De vanligste ledende materialene i elektriske installasjoner