В качестве проводниковых материалов могут использоваться твердые тела, жидкости, а при соответствующих условиях и газы. Среди твердых проводниковых материалов наиболее часто в электротехнике применяются металлы и их сплавы, так называемые проводники первого рода.
По удельному электрическому сопротивлению с металлические проводниковые материалы делятся на две основные группы:
1) металлы высокой проводимости: ρ при t = 20 °C составляет не более 0,05 мкОм·м;
2) материалы и сплавы высокого удельного сопротивления, имеющие при тех же условиях ρ не менее 0,3 мкОм ·м.
К первой группе относятся преимущественно чистые металлы (медь, алюминий, серебро и др.), применяемые для изготовления обмоточных и монтажных проводов, шнуров, жил кабелей различного напряжения, шин, распределительных устройств, обмоток трансформаторов и электрических машин (электродвигатели, стартеры, генераторы).
Проводниковые материалы второй группы – это сплавы на основе меди, никеля, железа, хрома и других металлов. Эти материалы используются для изготовления резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накаливания.
Среди металлов высокой проводимости наиболее широкое распространение получили серебро, медь и алюминий.
Примеры значений ρ, ТК r, ТКе и коэффициента теплопроводности λ для некоторых металлов приведены в таблице 1.1
Таблица 1 - Физико-механические свойства основных металлов
| Металл | ρ, мкОм*м | ТК ρ, 10-4 К-1 | ТКе, 10-6 К-1 | λ, Вт/(м×К) |
| Серебро Медь Алюминий Вольфрам Железо Свинец | 0,016 0,017 0,028 0,055 0,098 0,21 | 40 43 42 46 60 37 | 19 17 24 44 11 29 | 415 390 209 168 73 35 |
Среди всех проводниковых материалов серебро обладает минимальным удельным электрическим сопротивлением. Серебро, имеющее марку Ср-999.9, должно содержать не более 0,01 % примесей. Механические характеристики серебра не высоки. Серебро и сплавы на основе серебра применяются в электротехнике и электронике, при производстве радиочастотных кабелей, работающих в диапазоне высоких частот, при изготовлении и применении контактов, для изготовления электродов, в производстве керамических и слюдяных конденсаторов.
Медь считается важнейшим проводниковым материалом благодаря своим ценным техническим свойствам: малому удельному электрическому сопротивлению, достаточно высокой механической прочности, удовлетворительной стойкостью к воздействию окружающей среды (тонкий слой оксида меди, которым она покрывается на воздухе, препятствует дальнейшему проникновению кислорода воздуха в медь), хорошей обрабатываемостью (легко прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку малого диаметра от 0,02 до 10 мм), хорошей способностью к пайке и сварке. Наличие примесей меди отрицательно влияет не только на её механические и технологические свойства, но и снижает ее электропроводность.
Механические свойства проводниковой меди зависят от ее состояния. Отожженная, мягкая медь (марка ММ) менее прочна, но более пластична, чем твердотянутая (марка МТ), подвергнутая деформации в холодном состоянии. Заметное влияние на механические свойства проводниковой меди оказывает температура. При нагревании (особенно выше 200 0С) в результате процесса рекристаллизации механические характеристики и удельное электрическое сопротивление резко изменяются.
На электропроводность всех металлических проводников оказывает влияние их механическая обработка (прокатка, волочение и др.), вызывающая остаточную деформацию кристаллов. Это могут быть вакансии, дислокации, атомы в междуузлиях. Искажение кристаллической решетки приводит к увеличению удельного электрического сопротивления. Устранить данное явление позволяет отжиг, в ходе которого металл или сплав сначала нагревается до высокой температуры, а затем медленно охлаждается. В результате процесса рекристаллизации происходит восстановление искаженной структуры, «залечиваются» дефекты и удельное электрическое сопротивление уменьшается, но механическая прочность снижается. Чтобы повысить механическую прочность и твердость металлических проводников, прибегают к холодной прокатке их или волочению металла без нагревания его.
Твердотянутые металлы и сплавы прочнее и тверже отожженных, но зато последние пластичнее. Сплавы более прочны, тверды и упруги по сравнению с чистыми металлами. По сравнению с чистыми металлами сплавы отличаются повышенной твердостью, большей механической прочностью при растяжении sр, меньшим относительным удлинением (lр). Кроме того, сплавы в меньшей степени окисляются на воздухе.
Сплав – это сложное вещество, получаемое путем сплавления нескольких простых веществ, называемых компонентами сплава. В металлическом сплаве основным компонентом (более 50%) является металл.
Удельное электрическое сопротивления сплавов определяется, в основном, наличием примесей и нарушением кристаллической решетки входящих в сплав металлов. Для понимания природы сплавов и их свойств представлены диаграммы состояний двойных сплавов. На этих диаграммах отражено изменение структуры и фазового состава сплавов данных компонентов в зависимости от их концентрации и температуры.
Сплавы, как и чистые металлы, построены из зерен, поэтому, в зависимости от природы сплавляемых компонентов, в сплавах могут наблюдаться следующие фазы:
– смесь зерен чистых компонентов. В этом случае компоненты не вступают друг с другом ни в какое взаимодействие;
– твердые растворы одного компонента в другом. В этом случае кристаллические решетки в зернах построены из атомов обоих компонентов, из которых один является растворителем, а другой – растворимым;
– химические соединения компонентов сплава друг с другом. Для них присуща кристаллическая решетка, отличная от решеток исходных компонентов.
При образовании твердых растворов компоненты в зависимости от своей природы могут растворяться друг в друге ограниченно или неограниченно.
При ограниченной растворимости в решетке одного компонента может раствориться лишь некоторое, зависящее от температуры количество атомов другого компонента; остальное количество взятого для сплава компонента либо само становится растворителем и образует зерна со своей решеткой, либо вступает со вторым компонентом в химическое соединение.
В случае образования механических смесей компоненты А и В взаимно растворяются только в жидком состоянии. В твердом состоянии, ниже линии CDE сплавы этой системы состоят из зерен чистых компонентов (А+В), не растворяются и не вступают в химическое взаимодействие. Механические и электрические свойства таких сплавов зависят от свойств компонентов и их относительных количеств в каждом сплаве и изменяются по линейному закону (рисунок 1.3,а). В этом случае при сплавлении двух металлов наблюдается раздельная кристаллизация.
а – раздельная кристаллизация; б – твердый раствор с неограниченной растворимостью компонентов; в – твердый раствор с ограниченной растворимостью компонентов
Рисунок 1.3 – Основные типы диаграмм состояний и характер изменения свойств в зависимости от концентрации В
При неограниченной взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии получается диаграмма состояний, изображенная на рисунке 3, б. Это объясняется тем, что при образовании твердого раствора атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого. При этом сохраняется кристаллическая решетка металла-растворителя, сохраняется лишь постоянная решетки, но атомы компонент распределяются по узлам решетки беспорядочно. Наличие атомов разных сортов лишает решетку идеальной периодичности и приводит к рассеянию электронов: сопротивление сплава сильно возрастает. В данном случае образуется непрерывный ряд сплавов – твердых растворов α переменной концентрации. Чем больше разница валентностей растворителя и растворенного металла, тем больше прирост сопротивления.
При ограниченной растворимости сплавляемых компонентов диаграмма состояний изображена на рисунке 3, в. В этом случае в твердом состоянии (ниже линии ACDEB) наблюдаются три структурно-фазовые области: области ограниченных растворов (α и β) и между ними область механических смесей этих растворов (α + β).×В некоторых случаях, при определенном соотношении компоненты сплава образуют друг с другом химические соединения – интерметаллиды. Интерметаллические соединения имеют собственную формулу химического состава, свою кристаллическую решетку, в которой атомы отдельных компонент строго чередуются друг с другом. На кривых зависимость r от состава у таких соединений наблюдаются сингулярные точки, между такими точками график r функцию от состава представляет собой плавную кривую (рисунок 1.4).
1 – чистый металл Mq; 2–5 – интерметаллиды; 6 – чистый металл Zn
Рисунок 4 – Зависимость удельного электрического сопротивления сплавов от % состава компонентов
Сплавы на основе меди.
Наиболее распространенными и широко применяемыми являются сплавы на основе меди, латуни и бронзы.
Латуни – двойные или многокомпонентные сплавы меди с цинком. В качестве второстепенных компонентов, улучшающих свойства латуней, в них могут добавляться другие элементы: олово, свинец, алюминий, никель. Структура и свойства латуней, в основном, зависят от содержания цинка. Практическое применение находят сплавы с содержанием цинка до 45 %. При этом содержании цинка латуни обладают наибольшей механической прочностью. Латуни, содержащие 30…32 % цинка, обладают наибольшей пластичностью. При содержании цинка до 39 % при температуре плюс 453 0С цинк растворяется в меди, сплавы однофазные и называются α латунями. С увеличением процентного состава цинка в меди (до 45 %) сплавы двухфазные. В этом случае они являются композицией зерен α и β фаз и называются α + β латунями. Латуни прочнее, тверже и дешевле меди, хорошо обрабатываются в холодном и горячем состоянии. После холодной деформации прочность и твердость латуней возрастают, пластичность резко снижается. Отжиг при температуре от плюс 600 до плюс 800 0С снижает состояние наклепа, сплав становится пластичным, его прочность и твердость уменьшаются. Обозначаются латуни буквами Л с цифрой: цифра указывает количество меди. Простые латуни марки Л68, Л63 применяются для изготовления различных токопроводящих деталей электрооборудования. Они легко перерабатываются в листы, проволоку, выдерживают резкие изгибы, свариваются и паяются. Для изготовления стержней короткозамкнутых роторов асинхронных электродвигателей пружинящих контактов и других токоведущих частей, требующих повышенной твердости и стойкости к действию электрических разрядов применяются латуни с добавкой марганца, например ЛМц 48-2.
Бронзами называются сплавы меди с любыми компонентами (оловом, алюминием и др.), кроме цинка и никеля (однако цинк может входить в состав сложных бронз в качестве второстепенного компонента). В отношении электропроводности бронзы уступают меди, но превосходят ее по механической прочности, упругости, сопротивлению, истиранию и коррозийной стойкости. Характерной особенностью бронз является их малая усадка при литье по сравнению с чугунами и сталями. Поэтому наиболее сложные по форме детали отливают из бронзы. В электротехнике стараются применять бронзы, сочетающие высокую проводимость с прочностью и твердостью (кадмиевая и хромовая бронза), а также особо прочные сплавы с достаточно хорошей проводимостью (бериллиевые бронзы). Бронзы маркируются буквами Бр. Из проводниковых бронз изготавливаются провода для линий электрического транспорта, пластины для коллекторов электрических машин, токопроводящие пружины и контактные, упругие детали для электрических приборов.
1.2.2 Сплавы на основе меди высокого удельного электрического сопротивления. В данной лабораторной работе рассматриваются следующие сплавы: медь–никель, медь–вольфрам, цинк–магний и олово–свинец (сурьма) Эти сплавы характеризуются повышенным удельным электрическим сопротивлением r, малым температурным коэффициентом удельного сопротивления a с и стойкостью к окислению при повышенных температурах.
Медно-никелевый сплав применяется для изготовления образцовых сопротивлений, шунтов и добавочных сопротивлений к электроизмерительным приборам, термопар.
Общим свойством таких сплавов является высокое удельное электрическое сопротивление (от 0,4 до 2,0 мкОм×м). Поэтому такие сплавы называются сплавами высокого сопротивления. Эти сплавы представляют собой твердые растворы металлов с неупорядоченной структурой. Основные электрические свойства (ρ, α r) медно-никелевых сплавов зависят от процентного содержания компонентов в сплаве. К медно-никелевым сплавам относятся манганин, константан и нейзильбер.
Сплав на основе меди – манганин состоит из 84…86 % меди,
12…13 % марганца и 2…3 % никеля, выпускается двух марок МНМц3-12 и МНМцАЖ3-12-0,3-0,3. Основной легирующей добавкой является марганец. Вследствие легирования марганцем зависимость удельного электрического сопротивления манганина от температуры имеет вид параболы с максимумом вблизи комнатных температур (плюс 32…плюс 40 ˚С). Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления в интервале температур плюс 10…плюс 40 ˚С находится в пределах (минус 2…плюс 25)·10-6 °С-1, благодаря чему удельное электрическое сопротивление сплава в интервале температур от минус 100 до плюс 100 °С изменяется незначительно, а это дает возможность применять манганин в точных электроизмерительных приборах. Для стабилизации электрических свойств манганиновой проволоки ее подвергают тепловой обработке – отжигу при температуре плюс 400 °С в нейтральной среде с медленным охлаждением и длительной выдержкой при комнатной температуре. Стабилизированный манганин способен выдерживать высокие температуры (допустимая рабочая температура плюс 200 °С), но начиная с плюс 60 °С, наблюдаются необратимые изменения его свойств. Поэтому точные сопротивления из манганиновой проволоки не рекомендуется нагревать свыше плюс 60 °С. Вторым достоинством манганина является очень малая термо-ЭДС, развиваемая этим сплавом в контакте с медью.
Из манганина изготавливают мягкие и твердые сорта проволоки диаметром от 0,02 до 6 мм, полосы и фольгу.
Константан также является медно-никелевым сплавом, но в отличие от манганина содержит больше никеля. Состав константана: 57…60 % меди, 39…41 % никеля и 1…2 % марганца. Наименование сплава МНМц40-1,5. Основное достоинство сплава – независимость удельного электрического сопротивления от температуры. Значение температурного коэффициента удельного электрического сопротивления приведено в таблице 1.2.
Константан отличается высокой механической прочностью сочетаемой с пластичностью, и это позволяет получать из него проволоку диаметром от 0,02 до 5 мм, фольгу, ленты, полосы.
Константан в паре с медью создает высокое значение удельной термо-ЭДС, что не позволяет применять константан в высокоточных электроизмерительных системах и приборах. Константановая проволока применяется для изготовления реостатов и термопар. По нагревостойкости константан превосходит манганин, допустимая рабочая температура
до плюс 500°С. Термопары медь-константан используются для измерения температур до плюс 500 °С, а железо-константан – до плюс 600 °С.
При нагревании голой константановой проволоки до плюс 900 °С в течение нескольких секунд и последующего охлаждения на воздухе на ее поверхности образуется сплошная пленка из окислов. Эта оксидная пленка имеет темно-серый цвет и обладает электроизоляционными свойствами. Такая проволока может использоваться (с естественной изоляции между витками), например в реостатах, если напряжение между витками не превышает 1В.
В некоторых случаях для изготовления реостатов, контактных пружин и других электротехнических изделий применяется медно-никелевый сплав нейзильбер МНЦ15-20. Состав сплава: 18…22 % цинка, 13,5...16,5 % никеля с кобальтом и остальное – медь. Содержание различных примесей не превышает 0,9 %.
Нейзильбер, внешне напоминающий серебро, имеет очень высокие механические характеристики, пластичен и отличается высокой коррозийной стойкостью. Но удельное электрическое сопротивление меньше, чем у других сплавов. Допустимая рабочая температура нейзильбера
200…250 °С, так как при более высоких температурах происходит диффузия цинка к границам зерен сплава и изделия становятся хрупкими. После холодной деформации сплав приобретает упругость.
Основные электрические и механические параметры данных сплавов приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Основные параметры медно-никелевых сплавов
| Параметры | Манганин | Константан | Нейзильбер |
| 1 Плотность, кг/м3 | 8400 | 8900 | 8700 |
| 2 Удельное электрическое сопротивление с, мкОм·м | 0,42…0,48 | 0,48…0,52 | 0,30…0,32 |
| 3 Температурный коэффициент удельного сопротивления, ТКс×10-6, оС-1 | -6…+50 | -5…+25 | 360 |
| 4 Коэффициент термо-э.д.с. в паре с медью мкВ/оС | 1…2 | 44…55 | 14,4 |
| 5 Температурный коэффициент линейного расширения, ТК l ×10-6, оС-1 | 13 | 14,4 | 16,6 |
| 6 Предел прочности при растяжении ур, МПа | 450…600 | 400…500 | 350… 1100 |
| 7 0тносительное удлинение при разрыве, % | 15…0 | 20…40 | 3…30 |
| 8 Температура плавления, оС | 910-960 | 1260 | 1080 |
| 9 Максимальная рабочая температура, оС | 200 | 500 | 200…250 |
Сплав медь-вольфрам предназначен для сильноточных коммутирующих контактов. Сильноточные разрывные контакты изготавливаются из металлокерамических композиций (псевдосплавов), получаемых методом порошковой металлургии. Псевдосплав состоит из невзаимодействующих компонентов и представляет собой смесь двух фаз, одна из которых обладает значительно большей тугоплавкостью. Основу псевдосплава составляет медь или серебро. В данном псевдосплаве медная фаза обеспечивает высокую электропроводность и теплопроводность контактов, а тугоплавкая фаза в виде равномерных включений или непрерывного скелета вольфрама, графита или других тугоплавких металлов, повышает стойкость к механическому износу, электрической эрозии, термическую стойкость и препятствует свариванию контактов друг с другом.
При выборе компонентов для псевдосплава, важно, чтобы при работе, когда возможен нагрев контактных точек, не происходило взаимодействие двух фаз.
Так как псевдосплав представляет собой механическую смесь, то и физические параметры фаз (плотность, твердость, проводимость, теплопроводность и температурный коэффициент линейного расширения) суммируются.
Контакты из псевдосплава медь-вольфрам отличаются от серебряно-вольфрамовых более высоким сопротивлением износу, свариванию и оплавлению при больших токах и напряжениях, а также повышенными механическими характеристиками и удельным сопротивлением (для КМК-А61 r=0,041 мкОм·м, для КМК-Б20 r=0,060 мкОм·м).
Медь как контактный материал обладает многими достоинствами, но основной недостаток – это склонность к атмосферной коррозии с образованием оксидных и сульфидных пленок с высоким сопротивлением. Вследствие повышенного переходного сопротивления, возрастающего с увеличением содержания вольфрама, медно-вольфрамовые контакты непригодны для слаботочных контактов и применяются в сильноточных аппаратах (контакторах, контроллерах), работающих при напряжениях (выше 100 В), способных пробить оксидную пленку и там, где требуются высокие контактные нажатия (не менее 3 Н). Поэтому композиция медь-вольфрам применяется для контактов, работающих в масле при высоких контактных нажатиях, в основном, для дуговых контактов масляных выключателей. Для повышения прочности в состав псевдосплава вводится 2…3 % никеля. Содержание вольфрама в псевдосплаве колеблется от 30 до 90 %. Металлокерамические контакты получают методом жидкофазного или твердофазного спекания. Форма и размеры контактов зависят от мощности аппарата, конструкции контактодержателя и т. п.
Материалы для пайки
Припой – специальный сплав, применяемый при пайке. Пайка осуществляется с целью создания механического, прочного шва, или с целью получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. Температура плавления припоя должна быть значительно ниже, чем температура соединяемых металлов, так как припой должен плавиться, а основные металлы оставаться твердыми. При пайке основной металл растворяется в припое, припой диффундирует в основной металл, и в результате образуется промежуточная прослойка, соединяющая детали в одно целое.
Марка припоя выбирается из типа паяемого металла, требуемой механической прочности и коррозийной стойкости, а при пайке токоведущих частей учитывается величина удельной электрической проводимости припоя.
Припои делят на две группы: мягкие и твердые. К мягким относятся припои с температурой плавления ниже плюс 400 0С, к твердым – с температурой плавления выше плюс 400 0С. Кроме температуры плавления припои существенно различаются механической прочностью. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении от 16 до 70 МПа, твердые –до 500 МПа. Название припоя определяется входящими в него в небольшом количестве металлами. Наиболее распространенными мягкими припоями являются оловянно-свинцовые (марки ПОС) с содержанием олова от 18 до 90 %, остальное – свинец (например, ПОС-61 – припой оловянно-свинцовый, содержит 61% олова, остальное – свинец). Применяется для пайки деталей из меди и ее сплавов, серебра, оцинкованного железа. Наиболее легкоплавкие припои содержат в своем составе висмут и кадмий. К ним относится сплав Вуда с температурой плавления плюс 60,5 °С. Существуют также мягкие припои с добавками алюминия, серебра.
Стандартными твердыми припоями являются медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр), например ПМЦ-36 – припой медно-цинковый, Cu – 36 %, ПСр-50К – припой серебряный, Ag – 50 %, содержит также кадмий.
Содержание и объем выполнения работы
Объем проводимых испытаний определяет преподаватель, проводящий лабораторные занятия. Максимальный объем испытаний – Наборы опытных образцов сплавов с известным содержанием компонентов (10 штук) и Наборы опытных образцов металлов с известными режимами обработки (10 штук).
Порядок выполнения работы
1.5.1 Для измерения электрического сопротивления при выполнении лабораторной работы используется комбинированный измерительный прибор типа Щ4311 (или другой с аналогичными характеристиками).
Внимание! До проведения измерений изучить руководство по эксплуатации комбинированного измерительного прибора типа Щ4311.
1.5.2 Измерить электрическое сопротивление при комнатной температуре опытных образцов сплавов с известным содержанием компонентов, планшет №1.
1.5.2.1 Образец подключить к зажимам комбинированного прибора.
1.5.2.2 Измерить электрическое сопротивление при комнатной температуре опытного образца.
1.5.2.3 Результаты измерений внести в таблицу 1.3.
1.5.3 Выполнить п. 1.5.2 для остальных опытных образцов сплавов с известным содержанием компонентов, планшет №1.
1.5.4 Выполнить п. 1.5.2 для остальных опытных образцов сплавов с известным содержанием компонентов, номера планшетов задает преподаватель.
1.5.5 По формуле (1.2) рассчитать удельное электрическое сопротивление материала для каждого образца. Геометрические размеры образцов, химический состав и другие необходимые сведения представлены на планшетах.
1.5.6 Результаты расчетов внести в соответствующие таблицы.
1.5.7 Выполнить исследования для других опытных образцов сплавов по заданию преподавателя.
1.5.8 Результаты исследований оформить в виде таблиц и графиков зависимостей.
Таблица 1.3 – Результаты исследований сплава медь–никель
| Геометрические размеры | Приближенный химический состав | R, Ом | ρ, мкОм·м | |||
| l, м | S, м2 (мм2) | D, мм | Cu, % | Ni, % | ||
| 100 | 0 | |||||
| 90 | 10 | |||||
| 80 | 20 | |||||
| 70 | 30 | |||||
| 60 | 40 | |||||
| 50 | 50 | |||||
| 40 | 60 | |||||
| 30 | 70 | |||||
| 20 | 80 | |||||
| 10 | 90 | |||||
| x-? | x-? | |||||
Таблица 1.4 - Результаты исследований сплава вольфрам-медь
| Геометрические размеры | Приближенный химический состав | R, Ом | ρ, мкОм·м | |||
| l, м | S, м2 (мм2) | d, мм | W, % | Cu, % | ||
| 100 | 0 | |||||
| 80 | 20 | |||||
| 60 | 40 | |||||
| 40 | 60 | |||||
| 20 | 80 | |||||
| x-? | x-? | |||||
Таблица 1.5 – Результаты исследований сплава цинк–магний
| Геометрические размеры | Приближенный химический состав | R, Ом | ρ, мкОм·м | |||
| l, м | S, м2 (мм2) | d, мм | Mg, % | Zn, % | ||
| 100 | 0 | |||||
| 90 | 10 | |||||
| 80 | 20 | |||||
| 70 | 30 | |||||
| 60 | 40 | |||||
| 50 | 50 | |||||
| 40 | 60 | |||||
| 30 | 70 | |||||
| 20 | 80 | |||||
| 10 | 90 | |||||
| x-? | x-? | |||||
Таблица 1.6 – Результаты исследований сплава олово–свинец
| Геометрические размеры | Приближенный химический состав | R, Ом | ρ, мкОм·м | ||
| l, м | S, м2 (мм2) | d, мм | Sn, %; Pb, % Sn-100% | ||
| ПОС96 | |||||
| ПОС75 | |||||
| ПОС61 | |||||
| ПОС40 | |||||
| ПОС30 | |||||
| ПОС18 | |||||
| Pb-100 % | |||||
Таблица 1.7 Результаты исследований твердотянутой меди (МТ) от режима обработки
| Геометрические размеры | Температура отжига, 0С | Время отжига, 1 ч | R, Ом | ρ, мкОм·м | ||
| l, м | S, м2(мм2) | d, мм | ||||
| 20 | 1 | |||||
| 100 | 1 | |||||
| 200 | 1 | |||||
| 300 | 1 | |||||
| 400 | 1 | |||||
| 500 | 1 | |||||
| 600 | 1 | |||||
| 700 | 1 | |||||
Содержание отчета
Отчет о работе должен содержать:
1) результаты измерений и вычислений в виде соответствующих таблиц, а также расчетные формулы;
2) по данным исследований (таблицы 1.3…1.7; 2.1…2.8) построить графики зависимости удельного электрического сопротивления от процентного состава компонентов сплава ρ = f(% А В);
3) по расчетному значению удельного электрического сопротивления и по графику зависимости ρ = f(% А В) найти неизвестные значения Х;
4) сравнительную оценку полученных данных в сопоставлении со справочными данными;
5) выводы.
Контрольные вопросы
1 Как изменяются механические и электрические свойства медно-никелевых сплавов? Состав, обозначение и применение медно-никелевых сплавов.
2 Какие свойства меди обуславливают ее широкое применение в электронной технике?
3 Как и почему изменяется с металлов при механических воздействиях (сжатие, растяжение, изгиб, пластическая деформация)?
4 Как изменяются механические и электрические свойства сплавов при ограниченной взаимной растворимости компонентов? Приведите пример такого сплава.
5 Как влияет температура на концентрацию свободных электронов в металле?
6 Охарактеризуйте основные свойства бронз, их область применения и маркировку.
7 Почему металлические сплавы типа твердых растворов отличаются более высоким удельным электрическим сопротивлением, чем чистые компоненты, образующие сплав?
8 Изобразите график зависимости удельного электрического сопротивления от состава бинарного сплава, компоненты которого отличаются ограниченной взаимной растворимостью в твердой фазе.
9 Опишите характер электропроводности проводниковых материалов.
10 Опишите медные и алюминиевые сплавы, их назначение и основные свойства.
11 Перечислите основные свойства твердой и мягкой меди и область применения той и другой в электротехнике?
12 Состав, основные свойства и применение сплава МНМц 40-1,5.
13 Какая существует зависимость удельного электрического сопротивления сплава от состава и строения? Приведите примеры.
14 Какие марки припоев Вы знаете, в чем их отличие в области применения?
15 На какие группы делят проводниковые материалы? Где применяются металлы высокой проводимости и сплавы высокого сопротивления?
16 Как изменяются электрические и механические свойства сплавов, образующих при сплавлении механическую смесь? Приведите пример применения такого сплава.
17 Состав, строение, обозначение и применение латуней. Как изменяются свойства латуней от содержания цинка?
18 Чем определяется и как изменяется удельное электрическое сопротивление металлов при низких температурах? Чем обусловлено возрастание удельного электрического сопротивления металлов с изменением температуры, превышающей температуру Дебая?
2 Лабораторная работа №5 «Исследование электрических свойств материалов высокой проводимости и высокого сопротивления»
Цель работы: Экспериментальное определение зависимости основных электрических характеристик проводниковых материалов высокой проводимости: электрического сопротивления, удельного электрического сопротивления и температурного коэффициента удельного электрического сопротивления от температуры; Экспериментальное определение зависимости основных электрических характеристик проводниковых материалов высокого сопротивления: электрического сопротивления, удельного электрического сопротивления и температурного коэффициента удельного электрического сопротивления от температуры.
