Weerstand van legeringen

Er zijn veel metalen en nog veel meer legeringen van verschillende metalen.

De vroegste kunstmatige legeringen van menselijke metallurgische experimenten werden gemaakt (gebaseerd op archeologische overblijfselen) van ongeveer 3000 tot 2500 v.Chr.

Het is voornamelijk brons omdat de metalen waaruit het is samengesteld (koper en tin) in hun oorspronkelijke staat (in overvloed) aanwezig zijn en niet uit het erts hoeven te worden gewonnen.

Goud en zilver zijn metalen die overvloedig in de natuur voorkomen en daarom zijn ze bekend vanaf het 5e millennium voor Christus, dus ze worden ook heel vaak gemengd, met name om de kleur of hardheid van goud te veranderen.

In theorie zijn er oneindig veel legeringen. Het basisproces is eenvoudig: verwarm gewoon twee of meer metalen tot ze het juiste smeltpunt hebben bereikt, meng ze vervolgens volgens de juiste doseringen en begin ze af te koelen.

Het is dus voldoende om de dosering van de ingrediënten zelfs maar een klein beetje te veranderen om een ​​nieuwe legering te creëren met unieke eigenschappen.Daarnaast zijn ook de productieomstandigheden van de nieuwe legering cruciaal: het volstaat bijvoorbeeld om het smeltpunt, de bakomstandigheden of zelfs de afkoeltijd te veranderen.

De afhankelijkheid van de weerstand van legeringen van hun samenstelling heeft een heel ander karakter. In sommige gevallen is de legering een verzameling van zeer kleine kristallen van de twee metalen waaruit de legering bestaat. Elk metaal kristalliseert onafhankelijk van elkaar, waarna hun kristallen gelijkmatig en tamelijk willekeurig in de legering worden gemengd.

Dit zijn lood, tin, zink en cadmium, die op welke manier dan ook gemengd zijn. De weerstand van dergelijke legeringen bij verschillende concentraties ligt tussen de extreme waarden van de weerstand van zuivere metalen, dat wil zeggen, het is altijd minder dan de grotere en meer dan de kleinere.

Metalen weerstandsdetails: Wat bepaalt de weerstand van een geleider

Nog een handig artikel: Basiseigenschappen van metalen en legeringen

Onderstaande figuur toont grafisch de afhankelijkheid van de soortelijke weerstand van een zink-tinlegering van de volumeconcentratie van de twee metalen.

De abscis toont de volumes tin als percentage van het volume van de legeringseenheid, d.w.z. abscis 60 betekent dat een volume-eenheid legering 0,6 volume tin en 0,4 volume zink bevat. De ordinaat toont de weerstandswaarden van de legering vermenigvuldigd met 106.

Sinds pure metalen temperatuurcoëfficiënten van weerstand zijn hoeveelheden van dezelfde orde dicht bij de uitzettingscoëfficiënt van gassen, is het duidelijk dat de legeringen van de beschouwde groep coëfficiënten van dezelfde orde hebben.

In veel andere gevallen zijn de legeringen van de twee metalen een homogene massa die is samengesteld uit kleine kristallen die zijn samengesteld uit atomen van de twee metalen.

Soms kunnen dergelijke gemengde kristallen worden gevormd uit atomen van de twee metalen in elke verhouding, soms zijn dergelijke vormingen alleen mogelijk in bepaalde concentratiegebieden.

Buiten deze gebieden zijn de legeringen gelijk aan die van de eerste groep die zojuist is overwogen, behalve dat ze een mengsel zijn van kristallen van het zuivere metaal en kristallen van een gemengd type samengesteld uit atomen van beide typen.

De soortelijke weerstand van legeringen van dit type is gewoonlijk groter dan de soortelijke weerstand van de twee metalen.

De onderstaande figuur toont grafisch de concentratieafhankelijkheid van de soortelijke weerstand van een legering van goud en zilver die gemengde kristallen vormt bij elke concentratie. De methode om de curve te construeren is dezelfde als de curve in de vorige afbeelding.

De weerstand van puur zilver in de grafiek is 1,5 * 10-6, puur goud 2,0 * 10-8... Door gelijke volumes van de twee metalen te legeren (50%), krijgen we een legering met een weerstand van 10,4 * 10- 6.

De temperatuurcoëfficiënten van weerstand voor legeringen van deze groep zijn over het algemeen lager dan voor elk van de metalen waaruit de legering bestaat.

Onderstaande figuur toont grafisch de afhankelijkheid van de temperatuurcoëfficiënt van een legering van goud en zilver van de goudconcentratie.

In het concentratiebereik van 15% tot 75% overschrijdt de temperatuurcoëfficiënt van weerstand niet een kwart van dezelfde coëfficiënt van zuivere metalen.

Sommige legeringen van drie metalen zijn van technisch belang.

De eerste van deze legeringen, manganine, heeft bij juiste verwerking een temperatuurcoëfficiënt van nul, met als resultaat dat manganinedraad wordt gebruikt om precisie-weerstandsmagazijnen te maken.

Een legering van nikkel, chroom, met toevoegingen van mangaan, silicium, ijzer, aluminium (nichroom) is het meest voorkomende materiaal voor de productie van verschillende verwarmingselementen.

Meer details over dit type legeringen: Nichromes: variëteiten, samenstelling, eigenschappen en kenmerken

De overige legeringen (constantaan, nickeline, nikkelzilver) worden gebruikt voor de fabricage van reostaten omdat ze een aanzienlijke weerstand hebben en relatief weinig aan de lucht worden geoxideerd bij de nogal hoge temperaturen die reostaatdraden vaak hebben.

Zie hier voor meer informatie over de ternaire legeringen die het meest worden gebruikt in de elektrische industrie:Materialen met hoge weerstand, legeringen met hoge weerstand

Specifieke weerstandswaarden van diverse legeringen kunt u het beste opzoeken in speciale naslagwerken of experimenteel bepalen, aangezien deze sterk kunnen variëren.

Als voorbeeld geven we de waarden van elektrische weerstand en thermische geleidbaarheid van Mg-Al- en Mg-Zn-legeringen:

In dit werk worden de elektrische weerstand en thermische geleidbaarheid van Mg - Al en Mg - Zn binaire legeringen onderzocht in het temperatuurbereik van 298 K tot 448 K en wordt de relatie tussen de overeenkomstige elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid van de legeringen geanalyseerd.

Zie ook: De meest voorkomende geleidende materialen in elektrische installaties