Sức đề kháng của hợp kim
Có nhiều kim loại và nhiều hợp kim khác của một số kim loại.
Các hợp kim nhân tạo sớm nhất từ các thí nghiệm luyện kim của con người đã được tạo ra (dựa trên di vật khảo cổ học) từ khoảng 3000 đến 2500 TCN.
Nó chủ yếu bằng đồng vì các kim loại tạo nên nó (đồng và thiếc) hiện diện (rất nhiều) ở trạng thái tự nhiên và không cần khai thác từ quặng.
Vàng và bạc là những kim loại có nhiều trong tự nhiên và vì lý do này mà chúng được biết đến từ thiên niên kỷ thứ 5 trước Công nguyên, vì vậy chúng cũng rất thường được trộn lẫn, đặc biệt là để thay đổi màu sắc hoặc độ cứng của vàng .
Về lý thuyết, có vô số hợp kim. Quy trình cơ bản rất đơn giản: chỉ cần nung nóng hai hoặc nhiều kim loại cho đến khi chúng đạt đến điểm nóng chảy thích hợp, sau đó trộn chúng theo đúng liều lượng và bắt đầu làm nguội chúng.
Do đó, chỉ cần thay đổi một chút liều lượng của các thành phần là đủ để tạo ra một hợp kim mới có các đặc tính độc đáo.Ngoài ra, các điều kiện sản xuất của hợp kim mới cũng rất quan trọng: chẳng hạn, chỉ cần thay đổi điểm nóng chảy, điều kiện nung hoặc thậm chí là thời gian làm nguội.
Sự phụ thuộc của điện trở của hợp kim vào thành phần của chúng có một đặc điểm rất khác. Trong một số trường hợp, hợp kim là tập hợp các tinh thể rất nhỏ của hai kim loại tạo nên hợp kim. Mỗi kim loại kết tinh độc lập với nhau, sau đó các tinh thể của chúng được trộn đều và khá ngẫu nhiên trong hợp kim.
Đây là chì, thiếc, kẽm và cadmium, được trộn lẫn theo bất kỳ cách nào. Điện trở của các hợp kim như vậy ở các nồng độ khác nhau nằm giữa các giá trị cực trị của điện trở của kim loại nguyên chất, nghĩa là nó luôn nhỏ hơn giá trị lớn hơn của chúng và lớn hơn giá trị nhỏ hơn.
Chi tiết kháng kim loại: Điều gì quyết định điện trở của một dây dẫn
Một bài viết hữu ích khác: Tính chất cơ bản của kim loại và hợp kim
Hình dưới đây biểu thị bằng đồ thị sự phụ thuộc của điện trở suất của hợp kim kẽm-thiếc vào nồng độ thể tích của hai kim loại.
Abscissa hiển thị khối lượng thiếc theo tỷ lệ phần trăm của khối lượng đơn vị hợp kim, tức là abscissa 60 có nghĩa là một đơn vị thể tích hợp kim chứa 0,6 thể tích thiếc và 0,4 thể tích kẽm. Tọa độ hiển thị các giá trị điện trở suất của hợp kim nhân với 106.
Vì kim loại nguyên chất hệ số nhiệt độ của điện trở là những đại lượng cùng bậc gần với hệ số giãn nở của khí, rõ ràng là các hợp kim của nhóm đang xét có hệ số cùng bậc.
Trong nhiều trường hợp khác, hợp kim của hai kim loại là một khối đồng nhất gồm các tinh thể nhỏ do các nguyên tử của hai kim loại tạo thành.
Đôi khi các tinh thể hỗn hợp như vậy có thể được hình thành từ các nguyên tử của hai kim loại theo bất kỳ tỷ lệ nào, đôi khi sự hình thành như vậy chỉ có thể xảy ra ở những khu vực tập trung nhất định.
Bên ngoài các vùng này, các hợp kim tương tự như các hợp kim của nhóm đầu tiên vừa được xem xét, ngoại trừ việc chúng là hỗn hợp các tinh thể của kim loại nguyên chất và các tinh thể thuộc loại hỗn hợp bao gồm các nguyên tử của cả hai loại.
Điện trở suất của hợp kim loại này thường lớn hơn điện trở suất của hai kim loại.
Hình bên dưới biểu thị sự phụ thuộc nồng độ của điện trở suất của hợp kim vàng và bạc tạo thành các tinh thể hỗn hợp ở mỗi nồng độ. Phương pháp xây dựng đường cong giống như đường cong trong hình trước.
Điện trở của bạc nguyên chất trên biểu đồ là 1,5 * 10-6, vàng nguyên chất 2,0 * 10-8... Bằng cách hợp kim hóa các thể tích bằng nhau của hai kim loại (50%), chúng ta thu được hợp kim có điện trở 10,4 * 10- 6.
Các hệ số nhiệt độ của điện trở đối với các hợp kim của nhóm này thường thấp hơn so với từng kim loại tạo nên hợp kim.
Hình bên dưới biểu thị bằng đồ thị sự phụ thuộc của hệ số nhiệt độ của hợp kim vàng và bạc vào nồng độ vàng.
Trong khoảng nồng độ từ 15% đến 75%, hệ số nhiệt trở không vượt quá một phần tư hệ số nhiệt độ tương tự của kim loại nguyên chất.
Một số hợp kim của ba kim loại có tầm quan trọng kỹ thuật.
Hợp kim đầu tiên trong số này, manganin, khi được xử lý đúng cách, có hệ số nhiệt độ bằng 0, kết quả là dây manganin được sử dụng để chế tạo tạp chí điện trở chính xác.
Một hợp kim của niken, crom, có bổ sung mangan, silicon, sắt, nhôm (nichrom) là vật liệu phổ biến nhất để sản xuất các bộ phận làm nóng khác nhau.
Thêm chi tiết về loại hợp kim này: Nichrom: giống, thành phần, tính chất và đặc điểm
Các hợp kim còn lại (constantan, niken, bạc niken) được sử dụng để sản xuất bộ biến trở điều chỉnh vì chúng có điện trở đáng kể và tương đối ít bị oxy hóa trong không khí ở nhiệt độ khá cao mà dây điện trở thường có.
Để biết thêm chi tiết về các hợp kim ternary được sử dụng phổ biến nhất trong ngành điện, xem tại đây:Vật liệu có độ bền cao, hợp kim có độ bền cao
Tốt nhất là tra cứu các giá trị điện trở cụ thể của các hợp kim khác nhau trong sách tham khảo đặc biệt hoặc xác định bằng thực nghiệm, vì chúng có thể rất khác nhau.
Để làm ví dụ, chúng tôi đưa ra các giá trị điện trở và độ dẫn nhiệt của hợp kim Mg-Al và Mg-Zn:
Trong công trình này, điện trở suất và độ dẫn nhiệt của các hợp kim nhị phân Mg — Al và Mg — Zn được nghiên cứu trong khoảng nhiệt độ từ 298 K đến 448 K và phân tích mối quan hệ giữa độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt tương ứng của các hợp kim.
Xem thêm: Các vật liệu dẫn điện phổ biến nhất trong lắp đặt điện