Seosten kestävyys

On olemassa monia metalleja ja monia muita useiden metallien seoksia.

Varhaisimmat keinotekoiset metalliseokset ihmisen metallurgisista kokeista luotiin (arkeologisten jäänteiden perusteella) noin 3000-2500 eaa.

Se on ensisijaisesti pronssia, koska metallit, joista se koostuu (kupari ja tina), ovat läsnä (runsaasti) alkuperäisessä tilassaan eivätkä vaadi uuttamista malmista.

Kulta ja hopea ovat luonnossa runsaasti esiintyviä metalleja ja siksi ne tunnetaan 5. vuosituhanneelta eKr., joten niitä sekoitetaan myös hyvin usein, erityisesti kullan värin tai kovuuden muuttamiseksi.

Teoriassa seoksia on ääretön määrä. Perusprosessi on yksinkertainen: yksinkertaisesti kuumenna kahta tai useampaa metallia, kunnes ne saavuttavat sopivan sulamispisteen, sekoita ne sitten oikeilla annoksilla ja ala jäähdyttää niitä.

Näin ollen riittää, että muutat jopa hieman ainesosien annostusta uuden seoksen luomiseksi, jolla on ainutlaatuiset ominaisuudet.Lisäksi uuden metalliseoksen valmistusolosuhteet ovat myös ratkaisevia: riittää esimerkiksi sulamispisteen, polttoolosuhteiden tai jopa jäähdytysajan muuttaminen.

Seosten kestävyyden riippuvuus niiden koostumuksesta on hyvin erilainen. Joissakin tapauksissa seos on kokoelma erittäin pieniä kiteitä kahdesta metallista, jotka muodostavat seoksen. Jokainen metalli kiteytyy toisistaan ​​riippumatta, minkä jälkeen niiden kiteet sekoittuvat tasaisesti ja melko satunnaisesti seokseen.

Näitä ovat lyijy, tina, sinkki ja kadmium, joita sekoitetaan millä tahansa tavalla. Tällaisten metalliseosten vastus eri pitoisuuksilla on puhtaiden metallien kestävyyden ääriarvojen välillä, eli se on aina pienempi kuin suurempi ja suurempi kuin pienempi.

Metallikestävyyden tiedot: Mikä määrittää johtimen resistanssin

Toinen hyödyllinen artikkeli: Metallien ja metalliseosten perusominaisuudet

Alla oleva kuva esittää graafisesti sinkki-tina-seoksen resistiivisuuden riippuvuuden näiden kahden metallin tilavuuspitoisuudesta.

Abskissa näyttää tinan tilavuudet prosentteina seosyksikön tilavuudesta, ts. abskissa 60 tarkoittaa, että seoksen tilavuusyksikkö sisältää 0,6 tilavuutta tinaa ja 0,4 tilavuutta sinkkiä. Ordinaatta näyttää lejeeringin ominaisvastusarvot kerrottuna 106:lla.

Koska puhtaat metallit vastuksen lämpötilakertoimet ovat samaa luokkaa olevat suuret lähellä kaasujen laajenemiskerrointa, on selvää, että tarkasteltavan ryhmän metalliseoksilla on samaa suuruusluokkaa olevat kertoimet.

Monissa muissa tapauksissa näiden kahden metallin seokset ovat homogeeninen massa, joka koostuu pienistä kiteistä, jotka koostuvat kahden metallin atomeista.

Joskus tällaisia ​​sekakiteitä voidaan muodostaa näiden kahden metallin atomeista missä tahansa suhteessa, joskus tällaiset muodostukset ovat mahdollisia vain tietyillä pitoisuusalueilla.

Näiden alueiden ulkopuolella lejeerinkit ovat samanlaisia ​​kuin ensimmäisen juuri tarkasteltavan ryhmän, paitsi että ne ovat puhtaan metallin kiteiden ja molempien tyyppien atomeista koostuvien sekatyyppisten kiteiden seos.

Tämän tyyppisten seosten resistiivisyys on yleensä suurempi kuin kahden metallin ominaisvastus.

Alla oleva kuva esittää graafisesti kullan ja hopean seoksen resistiivisuuden pitoisuusriippuvuutta, joka muodostaa sekakiteitä kullakin pitoisuudella. Käyrän muodostamismenetelmä on sama kuin edellisen kuvan käyrä.

Puhtaan hopean vastus kaaviossa on 1,5 * 10-6, puhtaan kullan 2,0 * 10-8... Seostamalla yhtä suuret määrät kahta metallia (50 %) saadaan seos, jonka vastus on 10,4 * 10- 6.

Tämän ryhmän metalliseosten lämpötilakertoimet ovat yleensä alhaisemmat kuin kunkin metalliseoksen muodostavan metallin.

Alla oleva kuva esittää graafisesti kullan ja hopean seoksen lämpötilakertoimen riippuvuuden kullan pitoisuudesta.

Konsentraatioalueella 15 % - 75 % lämpötilavastuskerroin ei ylitä neljäsosaa samasta puhtaiden metallien kertoimesta.

Jotkut kolmen metallin seokset ovat teknisesti tärkeitä.

Ensimmäisen näistä seoksista, manganiinista, oikein käsiteltynä lämpötilakerroin on nolla, minkä seurauksena manganiinilankaa käytetään tarkkuusvastusmakasiinien valmistukseen.

Nikkelin, kromin seos, johon on lisätty mangaania, piitä, rautaa, alumiinia (nikromia), on yleisin materiaali erilaisten lämmityselementtien valmistuksessa.

Lisätietoja tämän tyyppisistä seoksista: Nikromit: lajikkeet, koostumus, ominaisuudet ja ominaisuudet

Loput seokset (konstantaani, nikkeli, nikkelihopea) käytetään säätöreostaattien valmistukseen, koska niillä on huomattava vastus ja ne hapettuvat suhteellisen vähän ilmassa niissä melko korkeissa lämpötiloissa, joita reostaattilangoilla usein on.

Katso lisätietoja sähköteollisuudessa yleisimmin käytetyistä kolmimetalliseoksista täältä:Korkean kestävyyden materiaalit, erittäin kestävät seokset

On parasta etsiä eri metalliseosten ominaisvastusarvoja erityisistä hakukirjoista tai määrittää kokeellisesti, koska ne voivat vaihdella suuresti.

Esimerkkinä annamme Mg-Al- ja Mg-Zn-seosten sähkövastuksen ja lämmönjohtavuuden arvot:

Tässä työssä tutkitaan Mg-Al- ja Mg-Zn-binääriseosten sähkövastusta ja lämmönjohtavuutta lämpötila-alueella 298 K - 448 K ja analysoidaan seosten vastaavan sähkönjohtavuuden ja lämmönjohtavuuden välistä suhdetta.

Katso myös: Yleisimmät sähköä johtavat materiaalit sähköasennuksissa