Sulamite vastupidavus
Seal on palju metalle ja palju rohkem mitme metalli sulameid.
Varaseimad tehissulamid inimeste metallurgiliste katsete põhjal loodi (arheoloogiliste jäänuste põhjal) umbes 3000–2500 eKr.
See on peamiselt pronks, kuna metallid, millest see koosneb (vask ja tina), on olemas (rohkesti) nende algolekus ega vaja maagist ekstraheerimist.
Kuld ja hõbe on metallid, mida leidub looduses rohkesti ja seetõttu tuntakse neid juba 5. aastatuhandest eKr, mistõttu neid segatakse väga sageli, eelkõige kulla värvi või kõvaduse muutmiseks.
Teoreetiliselt on sulameid lõpmatu arv. Põhiprotsess on lihtne: lihtsalt kuumutage kahte või enamat metalli, kuni need jõuavad sobiva sulamistemperatuurini, seejärel segage need õigete annuste järgi ja alustage jahutamist.
Seega piisab, kui koostisosade annust kasvõi pisut muuta, et luua uus ainulaadsete omadustega sulam.Lisaks on määrava tähtsusega ka uue sulami tootmistingimused: piisab näiteks sulamistemperatuuri, põlemistingimuste või isegi jahutusaja muutmisest.
Sulamite vastupidavuse sõltuvus nende koostisest on väga erinev. Mõnel juhul on sulam kahe sulami moodustava metalli väga väikeste kristallide kogum. Iga metall kristalliseerub üksteisest sõltumatult, misjärel segunevad nende kristallid sulamis ühtlaselt ja üsna juhuslikult.
Need on plii, tina, tsink ja kaadmium, mida segatakse mis tahes viisil. Selliste sulamite vastupidavus erinevatel kontsentratsioonidel jääb puhaste metallide vastupidavuse äärmuslike väärtuste vahele, see tähendab, et see on alati väiksem kui neist suurem ja suurem kui väiksem.
Metalli vastupidavuse üksikasjad: Mis määrab juhi takistuse
Veel üks kasulik artikkel: Metallide ja sulamite põhiomadused
Allolev joonis näitab graafiliselt tsingi-tina sulami eritakistuse sõltuvust kahe metalli mahukontsentratsioonist.
Abstsiss näitab tina mahtusid protsendina sulami ühiku mahust, s.o. abstsiss 60 tähendab, et sulami ruumalaühikus on 0,6 mahuosa tina ja 0,4 mahuosa tsinki. Ordinaat näitab sulami eritakistuse väärtusi, mis on korrutatud 106-ga.
Kuna puhtad metallid takistuse temperatuurikoefitsiendid on gaaside paisumistegurile lähedased sama järgu suurused, on ilmne, et vaadeldava rühma sulamitel on sama järku koefitsiendid.
Paljudel muudel juhtudel on kahe metalli sulamid homogeenne mass, mis koosneb väikestest kristallidest, mis koosnevad kahe metalli aatomitest.
Mõnikord võivad sellised segatud kristallid moodustuda kahe metalli aatomitest mis tahes vahekorras, mõnikord on sellised moodustised võimalikud ainult teatud kontsentratsioonipiirkondades.
Väljaspool neid piirkondi on sulamid sarnased äsja vaadeldud esimese rühma omadega, välja arvatud see, et need on segu puhta metalli kristallidest ja segatüüpi kristallidest, mis koosnevad mõlemat tüüpi aatomitest.
Seda tüüpi sulamite eritakistus on tavaliselt suurem kui kahe metalli eritakistus.
Allolev joonis näitab graafiliselt kulla ja hõbeda sulami eritakistuse sõltuvust kontsentratsioonist, moodustades iga kontsentratsiooni korral segakristalle. Kõvera koostamise meetod on sama, mis eelmisel joonisel.
Puhta hõbeda takistus graafikul on 1,5 * 10-6, puhta kulla 2,0 * 10-8... Kahe metalli võrdsetes kogustes (50%) legeerides saame sulami takistusega 10,4 * 10- 6.
Selle rühma sulamite temperatuuritakistuskoefitsiendid on üldiselt madalamad kui kõigi sulamit moodustavate metallide puhul.
Allolev joonis näitab graafiliselt kulla ja hõbeda sulami temperatuurikoefitsiendi sõltuvust kulla kontsentratsioonist.
Kontsentratsioonide vahemikus 15% kuni 75% ei ületa temperatuuri takistustegur veerandit puhaste metallide samast koefitsiendist.
Mõned kolme metalli sulamid on tehnilise tähtsusega.
Esimesel neist sulamitest, manganiinist, on õigel töötlemisel temperatuurikoefitsient null, mistõttu manganiini traati kasutatakse täppistakistusajakirjade valmistamiseks.
Nikli, kroomi, mangaani, räni, raua, alumiiniumi (nikroom) lisanditega sulam on kõige levinum materjal erinevate kütteelementide tootmiseks.
Lisateavet seda tüüpi sulamite kohta: Nikroomid: sordid, koostis, omadused ja omadused
Ülejäänud sulameid (konstantaan, nikkeliin, nikkelhõbe) kasutatakse reguleerivate reostaatide valmistamisel, kuna neil on märkimisväärne vastupidavus ja suhteliselt vähe oksüdeerunud õhus nendel üsna kõrgetel temperatuuridel, mis reostaadijuhtmetel sageli esinevad.
Lisateavet elektritööstuses kõige sagedamini kasutatavate kolmekomponentsete sulamite kohta leiate siit:Suure vastupidavusega materjalid, kõrge vastupidavusega sulamid
Parim on otsida erinevate sulamite spetsiifilisi takistuse väärtusi spetsiaalsetes teatmeteostes või määrata eksperimentaalselt, kuna need võivad olla väga erinevad.
Näitena anname Mg-Al ja Mg-Zn sulamite elektritakistuse ja soojusjuhtivuse väärtused:
Käesolevas töös uuritakse Mg — Al ja Mg — Zn binaarsete sulamite elektritakistust ja soojusjuhtivust temperatuurivahemikus 298 K kuni 448 K ning analüüsitakse seost sulamite vastava elektrijuhtivuse ja soojusjuhtivuse vahel.