Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Металлы и сплавы с особыми свойствамиСодержание книги Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
По электрическим свойствам материалы могут быть проводниками, полупроводниками и диэлектриками. Проводниковые материалы классифицируют в зависимости от удельного электрического сопротивления на металлы и сплавы высокой проводимости, криопроводники и сверхпроводники, сплавы с повышенным электросопротивлением. Среди металлов высокой электрической проводимости широко распространены медь (удельное электросопротивление ρ = 0,017 мкОм · м), алюминий (ρ = 0,028 мкОм · м) и железо (ρ = 0,098 мкОм · м). Имеют практическое значение также серебро (ρ = 0,006 мкОм · м) и золото (ρ = 0,022 мкОм · м). Электрические и механические характеристики меди в значительной степени определяются наличием примесей и напряженностью структуры металла. Наименьшим электрическим сопротивлением обладает чистая медь. Любые примеси снижают ее электропроводность. Деформационное упрочнение ухудшает проводниковые свойства меди, но увеличивают ее механическую прочность. Холоднотянутая (твердая) медь ─ МТ применяется в основном там, где необходимы, наряду с достаточной электрической проводимостью (ρ = = 0,018 мкОм·м), прочность, твердость, высокое сопротивление истирающим нагрузкам (например, контактные провода, коллекторные пластины электрических машин). Отожженная (мягкая) медь ─ ММ имеет высокую электрическую проводимость (ρ ≤ 0,01724 мкОм·м) и применяется в виде проволок для изготовления токопроводящих жил кабелей, обмоточных и монтажных проводов, в производстве волноводов и т. д. Алюминий как проводниковый материал занимает второе место после меди. Для электротехнических целей используют специальные марки алюминия А5Е (общее содержание примесей 0,5 %) и А7Е (примесей 0,3 %), в которых содержание железа и кремния находится в определенном соотношении, а концентрация Ti, V, Cr и Mn снижена до тысячных долей процента. Удельное электрическое сопротивление проводникового алюминия не более 0,0289 мкОм·м. Железо значительно уступает меди и алюминию по электрической проводимости, но оно обладает более высокими механическими характеристиками. В качестве проводникового материала железо (низкоуглеродистые стали) применяют в тех случаях, когда прочностные свойства имеют решающее значение, например, для рельсов подвижного состава с электрической тягой. К проводникам относятся материалы, приобретающие при глубоком охлаждении (ниже ─173 ºС) высокую электрическую проводимость, но не переходящие в сверхпроводниковое состояние. Одним из таких материалов является алюминий особой чистоты А999 (99,999 % Al). При температуре жидкого азота минус 195,6 ºС удельное электрическое сопротивление составляет около 0,003 мкОм·м, а при температуре жидкого водорода минус 252,6 ºС ─ около 0,00005 мкОм·м. К сплавам с повышенным удельным электрическим сопротивлением (не менее 0,3 мкОм·м) относятся медноникелевые сплавы: манганин (МНМц 3-12), константан (МНМц 40-1,5); сплавы на основе никеля: нихромы (Х20Н80, Х15Н60); на железной основе: фехраль (Х13Ю4), хромель 0Х23Ю5) и др. Манганин ─ сплав на основе Cu, легированный 3 % Ni и 12 % Mn, обладает стабильным удельным электрическим сопротивлением в интервале температур от ─100 до +100 ºС. Низкое значение термоЭДС в паре с медью и высокая стабильность электросопротивления во времени позволяют широко использовать манганин при изготовлении резисторов и электроизмерительных приборов высоких классов точности. Константан (около 40 % Ni и 1,5 % Mn, основа Cu) по стойкости к нагреву превосходит манганин, что позволяет использовать его в реостатах и электронагревательных приборах, работающих при температуре до 500 ºС. Высокая термоэлектродвижущая сила константана в паре с медью и железом исключает возможность применения его в электроизмерительных приборах, однако, она позволяет применять константан при изготовлении термопар. Сплавы высокого электросопротивления (нихром, фехраль, хромель и др.) применяют для изготовления нагревательных элементов электрических приборов и печей. Рабочие температуры таких сплавов 900…1200 ºС. Диэлектриками называют материалы, основным электрическим свойст-вом которых является способность поляризоваться в электрическом поле. В диэлектриках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле лишь несколько смещаются относительно положения равновесия. Происходит поляризация, т.е. разделение центров положительного и отрицательного зарядов. Для диэлектриков характерно высокое сопротивление прохождению постоянного электрического тока. Мерой поляризуемости диэлектрика является относительная диэлектрическая проницаемость, равная отношению емкости конденсатора с диэлектриком к емкости такого же конденсатора с вакуумом. Важнейшей характеристикой диэлектрических материалов является электрическая прочность. При превышении в объеме диэлектрика некоторой критической величины напряженности электрического поля происходит пробой. Под напряженностью электрического поля понимают отношение приложенного к диэлектрику напряжения к расстоянию между подводящими напряжение электродами. Значение напряжения в момент пробоя называют пробивным напряжением, а достигнутую к этому моменту напряженность – электрической прочностью. В приборостроении в ряде случаев требуются материалы с минимальным или заданным по величине температурным коэффициентом линейного расширения, материалы с малым температурным коэффициентом модуля упругости и др. Сплавы, имеющие подобные свойства, принадлежат системе Fe-Ni. Минимальное значение температурного коэффициента линейного расширения (1,5 · 10 1/ ºС) в интервале температур от –60 до +100 ºС имеет сплав с 36% никеля – 36Н, называемый инвар. Малое значение температурного коэффициента линейного расширения сплавов инварного типа имеет ферромагнитную природу и связано с большой магнитострикцией, т. е. изменением размеров ферромагнетика при его намагничивании. Размеры изделий инварного сплава определяются двумя составляющими: нормальной, зависящей от энергии связи между атомами, и магнитострикционным увеличением размера, вызванным внутренним магнитным полем ферромагнетика. С увеличением температуры размер любого тела растет вследствие ослабления межатомных связей, но в сплавах инварного типа этот рост компенсируется уменьшением магнитострикциионной составляющей, поскольку увеличение тепловых колебаний атомов влечет за собой снижение намагниченности, а, следовательно, и магнито-стрикции. Частичная замена в инваре никеля на кобальт и дополнительное легирование медью уменьшает коэффициент линейного расширения сплава в том же температурном интервале до 1,0 · 10 1/ ºС (32НКД – суперинвар). Сплав 29НК (ковар) имеет такой же коэффициент, как термостойкое стекло, вольфрам и молибден. У сплава 47НД (платинит) коэффициент линейного расширения такой же, как у обычного стекла и у платины. Сплавы с малым температурным коэффициентом модуля упругости называют элинварными, например, 36НХ (элинвар), 42НХТЮ, 44НХТЮ. Ферромагнитные материалы в зависимости от конфигурации их петли магнитного гистерезиса подразделяют на магнито-твердые и магнито-мягкие. Магнитотвердые сплавы используют для изготовления постоянных магнитов. Они имеют широкую петлю гистерезиса с большой коэрцитивной (размагничивающей) силой Нс > 4 кА/м и обладают значительной магнитной энергией, пропорциональной величинам Нс и остаточной магнитной индукции μ. Увеличение коэрцитивной силы магнитотвердых материалов достигается получением неоднородной напряженной структуры, представленной высокоуглеродистым мартенситом с высокой плотностью дефектов строения. Для постоянных магнитов небольшой мощности могут быть исполь-зованы углеродистые инструментальные стали. Обычно применяют высоко-углеродистые стали, легированные хромом и кобальтом (ЕХ3, ЕХ5К5 и др.). Легирующие элементы увеличивают прокаливаемость стали, повышают ее коэрцитивную силу и магнитную энергию. Широкое применение получили литые сплавы типа алнико, например ЮНДК15, ЮНДК24, ЮНДК40Т8АА, обладающие значительно большей коэрцитивной силой и магнитной энергией, чем легированные стали. В качестве материалов постоянных магнитов применяют сплавы системы Fe-Ni-Al, сплавы на основе РЗМ (Sm, Pr, Y), получаемые методом порошковой металлургии. Из магнитомягких сплавов изготавливают электромагниты, магнитопроводы электрических машин, трансформаторов, электрических приборов и аппаратов. Основные требования, предъявляемые к магнитомягким материалам, – низкая коэрцитивная сила (узкая петля гистерезиса), высокая магнитная проницаемость, высокая индукция насыщения, малые потери на вихревые токи и перемагничивание. Низкие значения Н и высокая магнитная проницаемость достигаются в ферромагнетиках при однофазной близкой к равновесию структуре с минимумом внутренних напряжений. Магнитомягким материалом является, например, техническое железо. Оно обладает достаточно высокой начальной и максимальной магнитной проницаемостью (μн= 0,3 и μmax = 9 мГн/м) и низкой коэрцитивной силой (Нc = =64 А/м). Недостатком железа является низкое удельное электро-сопротивление (не более 0,1 мкОм·м), обусловливающее значительные тепловые потери, связанные с вихревыми токами, возникающими при перемагничивании. Поэтому применение технического железа ограничено устройствами, работающими на постоянном токе. Наиболее широкое распространение в качестве магнитомягких материалов, работающих в полях промышленной частоты (низкочастотные поля), получили кремнийсодержащие (электротехнические) стали. Основное назначение кремния – увеличение удельного электросопротивления стали и, следовательно, сокращение потерь при перемагничивании. Дальнейшее уменьшение тепловых потерь достигается изготовлением магнитопроводов (роторов и статоров двигателей, сердечников трансформаторов и т.д.) из набора тонколистовых деталей с прослойкой изоляции (полимеров, оксидов). Электротехнические стали маркируют четырехзначными цифрами. Первая цифра характеризует вид и структуру проката: 1 – горячекатаная изотропная сталь, 2 – холоднокатаная изотропная, 3 – холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой. Вторая цифра указывает на содержание кремния: 0 – менее 0,4 %, 1 – более 0,4 % до 0,8 %, 2 – более 0,8 до 1,8 %,… 5 – более 3,8 до 4,8 %. Третья цифра определяет тепловые потери при определенных значениях индукции В и частоты f. Например, единица указывает, что потери нормированы при В = 1,5 Тл и f = 50 Гц (Р1,5/50). Четвертая цифра – код числового значения нормируемого параметра. Чем цифра больше, тем потери меньше. В радиотехнике, в телефонии для достижения больших значений индукции в слабых магнитных полях для магнитопроводов применяют железоникелевые сплавы – пермаллои, содержащие 45…83 % Ni и отличающиеся высокой магнитной проницаемостью (μн до 88 мГн/м и μmax до 310 мГн/м). К пермаллоям относятся, например, сплавы 45Н, 50Н (низконикелевые); 79НМ, 81НМА (высоконикелевые). Пермаллои применяют при частотах до 25 кГц. Наряду с пермаллоями применяют литейные сплавы системы Fe-Al-Si (альсиферы), обладающие свойствами, близкими к пермаллоям. Альсиферы не содержат дорогостоящих легирующих элементов, но они менее технологичны. .
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 522; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.147.158 (0.011 с.) |