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常用导电材料电阻及其影响因素

用作导电材料的金属应具有高的导电性、足够的机械强度、不易氧化、不易腐蚀、容易加工和焊接等特性,还要考虑资源情况。Ms.参今天与大家共享一下常用导电材料的电阻性能。

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导电材料的性能需求

铜、铝及其合金是最常用的导电金属,某些特殊场合,也采用贵金属等其他金属。铜是最早广泛应用的导电材料,具有良好的导电性和力学性能。铝的电导率约为铜的62%,密度为铜的33%。铝的比强度(强度与密度之比),比铜高约30%。电阻相同时,铝截面积为铜截面积的168%,而铝的重量只有铜的54%。

现代科学技术的发展发展要求某些导电材料不仅具有良好的导电性,且兼有高的强度、硬度和耐热、耐蚀、耐磨等综合特性。因此,不同用途的导电铜合金、铝合金和复合金属导体随之迅速发展。

导电合金的导电性能低于相应纯金属,而强度及耐热等性能却显著提高。

通过一定的复合工艺,将两种或两种以上的不同金属制成的复合导体,有许多独特的优点:高强度、高硬度、高弹性,好的耐磨、耐热、耐蚀和导热性,特殊的磁性和热胀系数等。

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导电金属的电阻

电阻是衡量金属导电能力的重要指标和设计选用导电金属的主要参数。金属的电阻常以电阻率见式(1)

ρ=RS/L……………………(1)

式(1)中:

R——导体电阻,单位Ω;

S——导体截面,单位mm2

L——导体长度,单位m。

在交流情况下,导体中产生交变磁场,电流不是均匀地分布在整个导体截面上。愈接近表面,电流密度愈大,这就是集肤效应。为减小集肤效应的影响,可减小单线直径及采用绞线或空心线等结构。频率较

高时,表面可镀覆高导电金属银等材料

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影响电阻的主要因素

● 温度

金属的电阻随温度升高而增大。一般情况下,电阻与温度呈如下线性关系,具体见式(2):

R=R0[1+α(T-T0)]……………………(2)

式(2)中:

R——温度T时的电阻;

R0——温度T0时的电阻;

α——电阻温度系数

●合金元素及杂质

合金元素及杂质会导致金属晶格畸变,电阻增加。其影响程度,分如下三种情况:

(1)对基体金属的影响。与元素或杂质的含量及其同基体金属的价电子差数有关。

(2)元素或杂质与基体金属的原子半径之差愈大,晶格畸变及电阻增加愈大。

(3)元素或杂质在基体金属中形成固溶体时,电阻显著增加;形成两相混合物时,电阻的变化为一直线。

●冷变形

纯金属由冷变形引起的电阻增加,一般不超过4%,合金稍高。

●热处理

金属冷变形引起强度和硬度增加,导电性及塑性降低。退火可恢复其性能。退火温度过高或加热时间过长,金属力学性能变坏,但电阻变化不显著。


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