影响电阻率的因素
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铝在不同温度下的电阻率1. 简介铝是一种常见的金属材料,具有良好的导电性能。
电阻率是一个描述材料导电性能的物理量,它指的是单位长度和横截面积下材料对电流流动的阻碍程度。
本文将探讨铝在不同温度下的电阻率变化规律,以及其中的原理和影响因素。
2. 铝的基本特性2.1 导电性能铝是一种优良的导电材料,其导电性能仅次于银和铜。
在常温下,纯度高于99.99% 的铝具有非常低的电阻率,约为2.65 x 10^-8 Ω·m。
2.2 温度对导电性能的影响温度对金属材料的导电性能有显著影响。
一般情况下,随着温度升高,金属材料的电阻率会增加。
这是由于温度升高引起了晶格振动增强、原子间碰撞频率增加等因素造成。
3. 铝在不同温度下的电阻率测量方法为了研究铝在不同温度下的电阻率变化规律,我们需要进行电阻率测量。
常用的测量方法包括四线法和热电阻法。
3.1 四线法四线法是一种精确测量材料电阻率的方法。
它通过使用两对电流引线和电压引线,使得电流引线和电压引线分离,从而消除了接触电阻的影响。
通过施加已知大小的电流,测量两个端点之间的电压差,并根据欧姆定律计算出材料的电阻率。
3.2 热电阻法热电阻法利用了材料导热性质与导电性质之间的关系。
通过在材料中加热一小段区域,并测量该区域两端温度差产生的热散失速率,可以计算出材料的导热系数和电阻率。
4. 铝在不同温度下的电阻率变化规律4.1 实验结果经过实验测量,我们可以得到铝在不同温度下的电阻率数据。
以下是一组示例数据:温度(℃)20 100 200 300 400温度(℃)20 100 200 300 400 电阻率 2.65e-8 Ω·m 2.78e-8 Ω·m 2.91e-8 Ω·m 3.04e-8 Ω·m 3.17e-8 Ω·m4.2 结果分析根据实验数据,我们可以观察到铝的电阻率随温度的升高而增加。
这是因为随着温度升高,铝晶格中原子的振动增强,原子间碰撞频率增加,导致电流在晶格中传输时遇到更多阻碍。
1、影响岩石电阻率的因素(1) 岩石电阻率与其成分和结构的关系:岩石电阻率与组成岩石的矿物的电阻率、矿物的含量和矿物的分布有关。
当岩石中含有良导电矿物时,矿物导电性能否对岩石电阻率的大小产生影响取决于良导矿物的分布状态和含量。
如果岩石中的良导矿物颗粒彼此隔离地分布着,且良导矿物的体积含量不大,那么岩石的电阻率基本上与所含良导矿物无关,只有当良导矿物的体积含量较大时(大于30%),岩石电阻率才会随良导矿物体积含量的增大而逐渐降低。
但是,如果良导矿物的电连通性较好,即使它们的体积含量并不大,岩石的电阻率也会随良导矿物含量的增加而急剧减小。
(2) 岩石电阻率与其含水性的关系沉积岩主要依靠孔隙水溶液来传导电流,因此岩层中水的导电性质将直接影响沉积岩石的电阻率。
在其它条件相同的情况下,岩层电阻率与岩石中水的电阻率成正比。
影响水的导电性的主要因素是水中离子的浓度和温度。
(3) 岩石电阻率与其孔隙度和孔隙结构的关系由于地下水只充填在岩石的孔隙空间之中,因而岩石电阻率不仅与岩石中水的电阻率有关,而且还与岩石的孔隙度和孔隙结构有关。
岩石孔隙度的大小决定着岩石中水的含量,从而决定着岩石中离子的数量;岩石孔隙的结构(包括孔隙通道的截面积大小、弯曲程度以及连通程度等)则影响着离子的运动速度和参加运动的离子数量。
(4) 岩石电阻率与层理的关系层理构造是大多数沉积岩和变质岩的典型特征,如砂岩、泥岩、片岩、板岩以及煤层等,它们均由很多薄层相互交替组成。
这种岩石的电阻率具有明显的方向性,即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同,称为岩石电阻率的各向异性。
岩石电阻率的各向异性用各向异性系数λ来表示,定义为 纵向电阻率221121ρρρh h h h t ++=横向电阻率212211h h h h n ++=ρρρ t nρρλ=式中,n ρ代表垂直层理方向上的平均电阻率,称为横向电阻率;t ρ代表沿层理方向的平均电阻率,称为纵向电阻率(图1-1-1所示)。
油品的电阻率油品的电阻率是一个描述油品导电性能的重要物理参数。
电阻率的大小反映了油品内部电荷流动的难易程度,对于油品的储存、运输和使用过程都有着重要的影响。
下面将从油品电阻率的定义、影响因素、测量方法以及在实际应用中的作用等方面进行详细阐述。
一、油品电阻率的定义电阻率是用来描述材料导电性能的物理量,它表示单位长度和单位截面积的导体在单位电场强度下所呈现的电阻。
对于油品而言,电阻率的大小与其内部杂质、水分、温度等因素密切相关。
一般来说,油品的电阻率越高,其导电性能越差,反之亦然。
二、影响油品电阻率的因素1、杂质含量:油品中的杂质如金属颗粒、灰尘等会影响其导电性能,杂质含量越高,油品的电阻率越低。
2、水分含量:水分是油品中常见的杂质之一,水分的存在会降低油品的电阻率,使其导电性能增强。
3、温度:温度对油品的电阻率也有一定影响,一般来说,随着温度的升高,油品的电阻率会降低。
三、油品电阻率的测量方法测量油品的电阻率通常采用电阻率计,该仪器可以通过测量油品的电阻值来推算出其电阻率。
测量过程中需要注意保持测量环境的稳定,如温度、湿度等,以确保测量结果的准确性。
四、油品电阻率在实际应用中的作用1、储存和运输:在油品的储存和运输过程中,电阻率的大小可以反映出油品的质量状况。
若电阻率过低,可能意味着油品中存在较多的杂质或水分,这会对油品的储存和运输安全造成威胁。
2、加工和使用:在油品的加工和使用过程中,电阻率也是一个重要的参考指标。
例如,在润滑油的使用过程中,电阻率的大小可以反映出润滑油的纯净度和使用寿命。
若电阻率过低,可能意味着润滑油已经受到了污染或老化,需要及时更换。
总之,油品的电阻率是一个重要的物理参数,它对于油品的储存、运输和使用过程都有着重要的影响。
通过了解和掌握油品电阻率的相关知识,可以更好地保障油品的质量和安全。
土壤接地电阻率一、概述土壤接地电阻率是指单位长度内土壤对电流的阻力,通常用欧姆(Ω)表示。
它是评估接地系统性能的重要参数之一,也是保证人身安全和设备正常运行的必要条件之一。
二、影响因素1. 土壤类型:不同类型的土壤导电性能不同,例如沙质土壤导电性能较差,粘土质土壤导电性能较好。
2. 土壤含水量:土壤含水量越高,其导电性能越好。
3. 土壤温度:土壤温度越高,其导电性能越好。
4. 土壤盐分:含盐量高的土壤导电性能更好。
5. 土壤压实度:压实度大的土壤导电性能较差。
三、测量方法1. 三点法测量法:将测量点分为两个点和一个中间点,在两个点之间施加直流电压,通过中间点进行测量。
该方法误差较大,适用于低精度场合。
2. 四线法测量法:将测量点分为两个对称的线圈和两个探针,在两个线圈之间施加直流电压,通过两个探针进行测量。
该方法误差较小,适用于高精度场合。
四、常见问题1. 土壤接地电阻率过高:可能是因为土壤含水量过低、土壤温度过低、土壤盐分过低等原因导致的。
2. 土壤接地电阻率过低:可能是因为土壤含水量过高、土壤温度过高、土壤盐分过高等原因导致的。
3. 测量误差较大:可能是由于测量仪器不准确或者使用方法不正确导致的。
五、应用领域1. 电力系统:评估接地系统性能,保证人身安全和设备正常运行。
2. 通信系统:保证通信设备的正常运行和数据传输质量。
3. 石油化工领域:评估管道接地系统性能,保证安全生产。
六、总结土壤接地电阻率是评估接地系统性能的重要参数之一,其值受到多种因素影响。
测量方法有三点法和四线法两种。
在实际应用中,需要注意解决常见问题,并根据具体需求选择合适的测量方法。
铜导体电阻率
铜导体电阻率是指在单位长度和单位截面积的条件下,铜导体对电流的阻碍程度。
铜是一种良好的导体,具有较低的电阻率。
铜导体电阻率的值通常在20°C下为1.68×10^-8 Ω·m。
以下是铜导体电阻率的详细解释:
一、电阻率的定义
电阻率是指在单位长度和单位截面积的条件下,材料对电流的阻碍程度。
电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m)。
二、铜导体电阻率的计算
铜导体电阻率的计算公式为:
ρ= R ×A / L
其中,ρ表示电阻率,R表示电阻,A表示导体的截面积,L表示导体的长度。
根据铜导体的电阻率公式,可以得出铜导体的电阻率为1.68×10^-8 Ω·m。
三、铜导体电阻率的影响因素
1. 温度:随着温度的升高,铜导体的电阻率会增加。
2. 纯度:铜导体的纯度越高,电阻率越低。
3. 截面积:导体的截面积越大,电阻率越低。
4. 长度:导体的长度越长,电阻率越高。
四、铜导体电阻率的应用
铜导体广泛应用于电气设备、电子设备、通讯设备、汽车制造、航空航天等领域。
在电路中,铜导体的电阻率是一个重要的参数,对于电路的稳定性和功率损耗都有很大的影响。
总之,铜导体电阻率是一个重要的物理参数,了解铜导体电阻率的计算公式和影响因素,可以更好地应用铜导体。
地表层的电阻率地表层的电阻率是指地球表面上各种材料对电流通过的阻力大小。
电阻率是物质导电性质的一个重要指标,可以用来描述材料对电流的阻碍程度。
地表层的电阻率受到地下材料性质、地下水含量、温度等因素的影响,对地球物理勘探和地质研究具有重要意义。
地表层的电阻率范围很广,不同的材料具有不同的电阻率。
一般来说,导电性较好的金属材料的电阻率较低,而不导电或导电性较差的岩石、土壤等材料的电阻率较高。
例如,铜的电阻率约为1.7×10^-8 Ω·m,而石英的电阻率约为1×10^15 Ω·m。
可见,金属的电阻率远远小于非金属材料。
地表层的电阻率与地下材料的导电性质有关。
地球上的岩石、土壤等地下材料中含有丰富的矿物质,这些矿物质中的离子对电流的传导起到了重要作用。
不同种类的矿物质具有不同的电导率,从而导致了地下材料的电阻率差异。
例如,含有金属矿物质的地下岩石导电性较好,电阻率较低;而含有非金属矿物质的地下岩石导电性较差,电阻率较高。
地下水含量也是影响地表层电阻率的重要因素之一。
地下水具有良好的导电性,能够促进电流的传导。
当地下水含量较高时,地下材料的电导率也会相应增加,从而导致地表层的电阻率降低。
相反,当地下水含量较低时,地下材料的电导率减小,地表层的电阻率增加。
除了地下材料的性质和地下水含量,温度也会对地表层的电阻率产生影响。
一般来说,温度升高会导致地下材料的电阻率增加,而温度降低则会导致地下材料的电阻率减小。
这是因为温度升高会增加材料内部离子的热运动,增加了电阻。
因此,在地球物理勘探和地质研究中,需要考虑温度因素对电阻率测量的影响。
地表层的电阻率对地球物理勘探和地质研究具有重要意义。
通过测量地表层的电阻率,可以了解地下岩石、土壤等材料的性质和成分,进而推断地下的地质构造和地下水分布情况。
地下岩石的导电性质与矿产资源的分布、地下水资源的开发等密切相关。
因此,地表层的电阻率研究对于地质勘探、地下水资源评价和矿产资源勘查等领域具有重要的应用价值。
N45UH电阻率1. 引言电阻率是一个描述材料导电性能的重要物理量。
它定义为单位体积内的电阻与电流强度之比。
对于N45UH材料,其电阻率的测量和控制对于其应用的性能至关重要。
本文将介绍N45UH电阻率的定义、测量方法以及可能的影响因素。
2. N45UH电阻率的定义N45UH是一种稀土磁铁材料,其主要由镍、铝、铁、硼等元素组成。
N45UH具有较高的磁能积和矫顽力,广泛应用于电机、发电机、传感器等领域。
电阻率(ρ)是指材料单位体积内的电阻(R)与电流强度(I)之比,可以用以下公式表示:ρ = R / (l * A)其中,ρ表示电阻率,R表示电阻,l表示材料的长度,A表示材料截面的面积。
N45UH的电阻率是指在给定的温度和湿度条件下,N45UH材料的单位体积内的电阻与电流强度之比。
3. N45UH电阻率的测量方法测量N45UH电阻率的常用方法包括直流四引线法和交流阻抗法。
3.1 直流四引线法直流四引线法是一种常用的测量低电阻材料电阻率的方法。
它通过使用四个引线分别接触样品,以消除引线电阻对测量结果的影响。
具体测量步骤如下:1.准备测试样品:将N45UH材料切割成适当的形状和尺寸,确保样品表面光滑清洁。
2.连接电路:将四个引线分别与电源、测量仪表和样品端口连接。
3.校准系统:通过调整电路参数,使得测量仪表读数为零。
4.测量电阻:将电流施加到样品上,然后测量电压和电流,并计算出电阻率。
3.2 交流阻抗法交流阻抗法是一种测量材料电阻率的非常有效的方法。
它基于交流信号在材料中的传播性质。
具体测量步骤如下:1.准备测试样品:同样需要将N45UH材料切割成适当的形状和尺寸。
2.连接电路:将交流信号发生器和测量仪表与样品连接。
3.设置参数:调整交流信号的频率和振幅,以便能够测量到所需的电阻率范围。
4.测量电阻:测量样品上的电压和电流,并根据电路模型计算出电阻率。
4. 影响N45UH电阻率的因素N45UH电阻率受多种因素影响,主要包括温度、湿度、材料纯度等。
氧化铜电阻率一、引言氧化铜是一种重要的半导体材料,具有优异的电学性能。
其中,氧化铜电阻率是其最为重要的物理特性之一。
本文将从氧化铜电阻率的定义、影响因素、测量方法以及应用等方面进行详细介绍。
二、氧化铜电阻率的定义1. 定义:指单位长度内,横截面积为1平方米时,物质导电时所遇到的阻力。
2. 计算公式:ρ=RA/L,其中ρ为电阻率(Ω·m),R为电阻(Ω),A为横截面积(m²),L为长度(m)。
三、影响因素1. 温度:随着温度升高,氧化铜晶格振动加剧,导致自由电子受到更多碰撞而增加了电阻率。
2. 杂质:杂质对晶体中自由电子运动产生干扰,使得氧化铜的导电能力降低。
3. 晶格缺陷:晶格缺陷会影响自由电子在晶体中的运动,并使其受到更多碰撞而增加了电阻率。
四、测量方法1. 四探针法:通过四个电极分别接触样品,测量电流和电势差,根据欧姆定律计算出电阻率。
2. 阻抗分析法:在一定频率下,测量样品的阻抗,并根据复数阻抗的模长和相位角计算出电阻率。
3. 热电偶法:通过加热样品并测量温度变化,以及测量电流和电势差,计算出电阻率。
五、应用1. 氧化铜电阻率高、稳定性好、耐腐蚀性强,在微波通信、半导体器件制造等领域广泛应用。
2. 氧化铜纳米线具有优异的导电性能和光学性能,可以应用于太阳能电池、传感器等领域。
六、结论氧化铜电阻率是其重要的物理特性之一。
影响因素包括温度、杂质和晶格缺陷等。
测量方法包括四探针法、阻抗分析法和热电偶法。
氧化铜在微波通信、半导体器件制造等领域有广泛应用。
氧化铜纳米线具有潜在的应用前景。
接触电阻率计算公式摘要:一、接触电阻率的概念与意义二、接触电阻率计算公式的推导三、接触电阻率计算实例与应用四、影响接触电阻率的因素五、接触电阻率在实际工程中的应用正文:接触电阻率是描述材料导电性能的一个重要参数,它在电气、电子、能源等领域具有广泛的应用。
接触电阻率是指在两个接触面之间,单位面积上的电阻。
其计算公式为:ρ_c = ρ_1 * ρ_2 / (ρ_1 + ρ_2)其中,ρ_1和ρ_2分别为两个接触材料的电阻率。
接触电阻率计算实例:假设我们需要计算铜与铜之间的接触电阻率,已知铜的电阻率为ρ_cu = 1.68 * 10^-8 Ω·m。
那么,根据接触电阻率计算公式,我们可以得到:ρ_c = ρ_cu * ρ_cu / (ρ_cu + ρ_cu) = 1.68 * 10^-8 Ω·m * 1.68 * 10^-8 Ω·m / (1.68 * 10^-8 Ω·m + 1.68 * 10^-8 Ω·m) ≈ 9.08 * 10^-17 Ω·m 接触电阻率在实际工程中的应用:接触电阻率在电缆、电线、触头等电气设备的设计与选材中具有重要意义。
例如,在高压输电线路中,为了降低输电线路的电阻损耗,需要选择电阻率低的导线材料,如铝合金、铜等。
此外,在电动汽车等领域,接触电阻率也是影响电池性能的关键因素,优化接触电阻率可以提高电池的充放电效率和使用寿命。
影响接触电阻率的因素:1.接触面积:接触面积越大,接触电阻率越小。
2.接触压力:接触压力越大,接触电阻率越小。
3.接触材料:不同材料的接触电阻率不同,一般金属材料的接触电阻率较小。
4.表面粗糙度:表面粗糙度越大,接触电阻率越大。
5.环境温度:环境温度越高,接触电阻率越大。
通过了解接触电阻率的计算公式和影响因素,我们可以更好地在实际工程中应用接触电阻率,优化电气设备的设计与选材。
影响电阻率的因素影响电阻的因素一.环境因素的影响环境因素是指产生点阵畸变的外界条件,主要指温度和应力。
(一)温度的影响若认为导电电子是完全自由的,而原子的振动彼此无关,则电子的平均自由程与晶格振动的振幅平方的平均值成反比。
由于与温度成正比,所以ρ∝T。
在理想完整的晶体中,电子的散射只取决于温度所造成的点阵动畸变,即金属的电阻取决于离子的热振动。
当温度高于时,纯金属的电阻和温度成正比。
(2—9)式中α为电阻温度系数,过渡族金属,特别是铁磁金属的α值较大,约为10-2数量级,其它金属α值均为10-3数量级;表示温度变化△T时ρ的变化。
若考虑振动原子与导电电子间的相互作用,用量子力学方法可以获得低温下(低于)电阻的表达式,为(2—10)式中A为系数,为积分变数。
低温时,积分值趋于常数124.4,因此,。
它类似于比热容的德拜三次方定律。
式(2—11)也称格留乃申定律。
的关系对于多数金属都适用。
对于过渡族金属则(n为2.0一5.3)。
一般金属,当温度接近0 K时,仍有残留电阻。
但有些金属,例如Ti、V、Nb、Zr、Al等,当温度低于某临界值时电阻下降为零,它们被称为超导金属。
金属溶化时,由于点阵规律性遭到破坏及原子间结合力的变化,熔点(Tm)处液态金属的电阻比固态约大一倍。
除Ga、Hg、Sb、Bi外,大多数金属熔化时电阻的跃变可通过式(2—11)计算( )Tm=exp(KtLmTm) (2—11)式中Lm为熔化潜热(kJ/mol);ρL和ρS分别为Tm处液态和固态的电阻率;K1为系数,其值为80kJ-1·mol·K-1。
(二)应力的影响弹性范围内的单向拉应力,能使原子间的距离增大,点阵的动畸变增大,由此导致金属的电阻增大。
电阻率与应力之间有如下的关系(2—12)式中ρT为受拉应力作用下的电阻率;ρ0为未加负荷时的电阻率;αT为应力系数;σ为拉应力。
铁在室温下的应力系数αT约为2.11—2.13×10-11Pa-1。
压力对电阻的影响恰好与拉应力相反,由于压力能使原子间距变小,点阵动畸变减小,大多数金属在三向压力(低于1200MPa)的作用下,电阻率都下降,并且有如下的关系(2—13)式中为三向拉力下的电阻率;为真空下的电阻率;p为压力;φ为压力系数,是负值。
二、组织结构的影响组织结构是影响电阻的内部因素,金属及合金的结构取决于塑性形变及热处理工艺。
(一)塑性形变的影响形变使金属的电阻增大。
铝、钢、铁、银和其它一些金属在具有显著的加工硬化时,它们的电阻率增加约2—6%,只有钨是例外,大量挤压之后,电阻可增大百分之几十。
金属经过塑性形变使电阻增大的原因是由于形变使点阵产生缺陷和畸变,导致电子波的散射增强;此外,冷加工也可能引起原子间的结合性质发生变化,从而对电阻产生影响。
如果用ρ0表示未经加工硬化金属的电阻率,△ρ表示加工硬化产生的附加电阻率,金属加工硬化后的电阻率ρ=ρ0+△ρ。
从电阻和温度的关系可知,当温度降低时ρ0减小,在0k时趋近于零。
附加电阻△ρ只受加工程度的影响,与温度无关,即便是温度为0k时它仍然存在,故称为残留电阻。
△ρ/ρ随温度降低而增大,所以用低温测量电阻的方法研究加工硬化是很合适的。
形变金属的电阻增大与形变量及形变温度有关。
钽丝经扭转形变,△ρ/ρ0和扭转形变量的关系如图2—5所示。
于77K和298K测量的结果表明,电阻随形变量增大而增大;并且形变温度愈低,电阻增加得就愈快。
从图2—5可以看到电阻的变化反映了形变强化的一般规律。
图2-5 钽丝电阻的相对变化和扭转形变的关系(二)热处理的影响形变和应力都能破坏周期场的规整性,使电阻增大,若对加工硬化的金属进行退火,使它产生回复和再结晶,电阻就必然下降。
例如,纯铁经过加工硬化之后,进行100℃退火处理,电阻便有明显地降低。
如要进行520℃退火,电阻便恢复到加工前的水平。
但当退火温度高于再结晶温度时,由于再结晶生成的新晶粒很细小,所以晶界较多,晶界是一种面缺陷,因此电阻反而有所增高。
关于电阻和晶粒尺寸之间的关系,研究表明,ωc=0.04%的铁丝,以不同的面缩率进行拉拔后,于650℃进行1h的退火处理,获得不同晶粒尺寸,电阻率和晶粒尺寸之间的关系列于表2—l。
表中数据表明,晶粒愈细,电阻率愈大,当晶较的线尺寸减小约4/5时,铁的电阻率增大约1.05%。
虽然晶界、位错、空位和脱位原子等缺陷对电阻都有贡献,其中以空位的贡献为最大。
淬火也能使金属内部产生缺陷,特别是当淬火温度较高时,金属内部的空位浓度相当高,淬火可以将这些空位冻结下来,使电阻有显著的提高。
例如,将纯金加热到800℃进行淬火,由于空位浓度增大,4.2K的电阻增高了35%。
纯铂经t500℃淬火,电阻增加了一倍。
三、合金元素及相结构的影响合金的电阻不仅要考虑前面提到的各种影响因素,而且还要考虑由合金元素引起原子间结合性质的变化和组织、结构状态所产生的影响。
(一)固溶体的电阻形成固溶体合金时,一般的表现是电阻增高。
即使是低电阻率的金属溶于高电阻率的金属中也有同样的效果,见图2—6。
这是因为,当组成固溶体时,溶剂的点阵受溶质原子的影响发生静畸变,从而增大了电子波的散射。
另一方面,电阻的增高还与组元之间的化学作用有关。
在二元合金所形成的连续固溶体中,电阻的增大和成分之间呈曲线关系,通常,在rB 等于50%处出现极大值。
极大值比纯组元的电阻要高出几倍。
但有的情况,例如,铁磁性与抗磁性金属组成固溶体时,电阻极大值并不对应rB=50%处,而是出现在较高的浓度区,且峰值异常的高,见图2—7。
这是由于它们的价电子可以转移到过渡族金属的d或f层中去,从而使有效导电电子数减少之故。
这种电子的转移,可以看作是固溶体组元之间的化学作用加强。
当溶质浓度较小时,固溶体的电阻率ρs的变化规律符合马基申定律(Matt hiesen΄s rule),即式中,为溶剂的电阻率;为溶质的电阻率,它等于,为溶质C的量比,ζ为每百分之一溶质量比的附加电阻率。
图2-6 Ag-Au合金的电阻率与成份的关系图2-7 Cu,Ag股及Au与Pd合金的电阻率与成份的关系这个定律指出,合金电阻内两部分组成:一是溶剂的电阻,它随着温度升高而增大;二是溶质引起的附加电阻,它与温度无关,只与溶质原子的浓度有关。
由此可知,稀薄固溶体合金的dρ/dT与杂质浓度无关。
由于温度系数αT=(dρ/dT)(1/ρT),合金的ρT=ρ0+ρ΄。
因此稀薄固溶体合金的α比纯金属的小。
固溶体的有序化对合金的电阻有显著地影响。
异类原子使点阵的周期场遭到破坏而使电阻增大,而固溶体的有序化则有利于改善离子电场的规整性,从而减少电子的散射。
另一方面,有序化使组元之间化学作用加强,导致传导电子数目减少。
在上述两种相反作用的影响下,电场对称性增加使电阻下降起着主要作用,所以有序化表现是电阻降低。
图2-8 Cu-Au合金的电阻图2—8示出Cu-Au合金的电阻成分的关系,可以看到,无序固溶体的电阻变化曲线1和Ag—Au合金有相似的规律如将Cu-Au合金进行有序化退火处理,则发现当合金成分出现有序相Cu3Au或CuAu时,电阻便开始下降,愈接近Cu3Au或CuAu时,有序相愈多,所以电阻下降得愈多,见图中曲线2。
在合金的成分rB=25%或50%时,电阻下降到最低点。
如果说,这时的合金是完全有序的Cu3Au和CuAu,曲线2上的m和n 点应当落到虚线3上,虚线3是合金电阻仅与温度相关的变化曲线,而实际上m和n点并不在曲线3上,而是有一定偏离,偏离的部分叫残留电阻。
残留电阻的出现,一方面是由于共价结合的加强,另一方面也是因为合金并非是完全有序,所以一般固溶体单晶的残留电阻都很明显。
冷形变对固溶体电阻的影响,如同对纯金属一样,能使电阻增大,所不同的是,形变对固溶体合金电阻的影响比纯金属大得多。
例如,ωZn=28%的铜—锌合金和ωZn =23%的银—锌合金,形变使电阻提高可达20%。
Cu3Au合金淬火后为无序状态,因此它的电阻较高,而退火后处于有序状态,电阻较低。
对有序固溶体进行形变,由于破坏了原子的有序状态,电阻的变化就十分显著,见图2—9。
由图可见,形变量愈大,Cu3Au合金的电阻上升得愈多。
当形变量相当大的时候,合金的有序遭到完全破坏,电阻升高到接近无序状态的数值。
(二)不均匀固溶体的电阻一些由过渡族金属组成的合金,它们的电阻随着形变和退火的变化与我们前边说到的规律完全相反,即形变使电阻降低,而退火使电阻升高。
这种现象,显然不能用加工硬化和回复的理论给予解释。
金相和x射线分析表明,合金虽然处于单相组织状态,但原子间距产生了明显地波动,这是由于溶质原子的不均匀分布所造成的。
对于这种不均匀固溶状态称为K状态。
物理性能分析指出,Ni—Cr,Ni—Cu,Ni—Cu—Zn,Fe—Al,Cu—Mn,Ag—Mn,Au—Cr等固溶体合金中均能形成K状态。
不均匀固溶体属于原子偏聚现象,偏聚区的成分与固溶体的平均成分不同,偏聚区的范围约100个原子,线尺寸约1nm,由于偏聚造成对电子波的附加散射,使电阻增大。
不均匀状态是在加热或冷却过程中,在一定的温度范围内形成的,高于这个温度范围它即行消散。
例如,Cr20Ni80合金,温度高于300℃,电阻便开始异常地增大,即开始出现不均匀状态;400一450℃电阻上升得最快,即不均匀状态急剧发展;720℃以上,电阻的变化恢复正常规律,不均匀固溶状态完全消失,见图2—10。
应当指出,这种不均匀状态如果一旦形成,冷却过程中也不会消散。
另外,从高温缓冷经过上述形成温度区时,也会产生不均匀状态,只有快速冷却才能抑止它的形成,这就是为什么退火状态的电阻反比淬火态电阻高的原因。
形变能使不均匀状态从新变为均匀状态,因此,形变后电阻变小。
(三)金属化合物的电阻金属化合物的导电能力都比较差,它们的电导率比各组元的要小得多,见表2—2。
表中第一行是化合物中第一个元素的电导率,第二行是第二个元素的电导率,第三行是化合物的电导率。
金属间化合物的导电能力之所以较差是因为组成化合物后原子间的金属键部分地改换为共价键或离子键,使传导电子数减少所致,正是由于结合性质发生了变化,所以还常因为形成了化合物而变成半导体,甚至完全失掉导体的性质。
曾经对铝化物、硅化物、锗化物、硼化物、氮化物和碳化物的电阻进行过系统的测量,并给出了详细的测量结果。
结果表明,铝化物电阻具有金属的特征,比纯组元的电阻高。
铝和同一过渡族金属组成的化合物中,含铝量愈少,电阻愈高。
铝和氧、氢、磷、硒、硫、硼、锰等元素组成的化合物都具有半导体的特性。
氯化物、硼化物和碳化物都具有明显的金属导电的特性,它们的电阻温度系数的数量级和固溶体的一样。
由于碳、氮、硼能给出一部分价电子参加导电,所以这些相的结合键具有金属特性[7]。