Материалы с высокой проводимостью
Другие рефераты
Оглавление:
1. Введение 2
2. Медь и её сплавы 2
3. Алюминий и его сплавы 6
4. Список литературы 9
1. Введение.
Материалы с высокой проводимостью. К материалам этого типа
предъявляются следующие требования: минимальное значение удельного
электрического сопротивления; достаточно высокие механические свойства
(главным образом предел прочности при растяжении и относительное удлинение
при разрыве); способность легко обрабатываться, что необходимо для
изготовления проводов малых и средних сечений; способность образовывать
контакты с малым переходным сопротивлением при пайке, сварке и других
методах соединения проводов; коррозионная стойкость.
Основным является требование максимальной удельной проводимости
материала. Однако электропроводность металла может снижаться из-за
загрязняющих примесей, деформации металла, возникающей при штамповке или
волочении, что приводит к разрушению отдельных зерен металла. Влияние
деформаций металла на ею электропроводность устраняется при отжиге, во
время которого уменьшается число дефектов в металле и увеличиваются средние
размеры кристаллов металла. В связи с этим проводниковые материалы
используют в основном в отожженном (мягком) состоянии.
Наиболее распространенными современными материалами высокой
проводимости, применяемыми в радиоэлектронике, являются цветные металлы
(медь, алюминий, цинк, олово, магний, свинец) и черные металлы (железо),
которые применяются в чистом виде. Еще шире используют сплавы этих
металлов, так как они обладают лучшими свойствами и более дешевы по
сравнению с чистыми металлами. Однако цветные металлы и их сплавы
экономически целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимые
свойства изделий нельзя получить, применяя черные металлы, чугун и сталь.
Для улучшения свойств цветные сплавы подвергаются термической
обработке - отжигу, закалке и старению. Отжиг влияет на мягкость материала
и уменьшает напряжения в отливках. Закалка и старение повышают механические
свойства.
Медь и ее сплавы
Медь. Медь является одним из самых распространенных материалов высокой
проводимости. Она обладает следующими свойствами:
малым удельным электрическим сопротивлением (из всех металлов только
серебро имеет удельное электрическое сопротивление на несколько процентов
меньше, чем у меди);
высокой механической прочностью;
удовлетворительной коррозионной стойкостью (даже в условиях высокой
влажности воздуха медь окисляется значительно медленнее, чем, например,
железо; интенсивное окисление меди происходит только при повышенных
температурах);
хорошей паяемостью и свариваемостью;
хорошей обрабатываемостью (медь прокатывается в листы и ленты и
протягивается в проволоку).
Свойства медной проволоки приведены ниже.
Марка ………………………………………………………………………………………………………МТ…………………………………………………ММ
Плотность, D, кг/м3…………………………………………………………………8,96·103……………………………………8,90·103
Удельное электрическое
сопротивление (, мкОм•м, не более……………………………0,0179... 0,0182 0,0175
Предел прочности при растяжении ( ,
МПа, не менее……………………………………………………………………………………360...390
260...280
Относительное удлинение
при разрыве (l/l,%……………………………………………………………………0,5...2,5 18...35
Медь получают чаще всего в результате переработки сульфидных руд. Примеси
снижают электропроводность меди. Наиболее вредными из них являются фосфор,
железо, сера, мышьяк. Содержание фосфора примерно 0,1% увеличивает
сопротивление меди, на 55%. Примеси серебра, цинка, кадмия дают увеличение
сопротивления на 1…5%. Поэтому медь, предназначенная для электротехнических
целей, обязательно подвергается электролитической очистке. Катодные
пластины меди, полученные в результате электролиза*, переплавляют в
болванки массой 80…90 кг, которые прокатывают и протягивают, создавая
изделия необходимого поперечного сечения.
Для изготовления проволоки болванки сначала подвергают горячей прокатке в
катанку диаметром 6,5...7,2 мм, которую затем протягивают без подогрева,
получая проволоку нужных поперечных сечений.
В качестве проводникового материала используют медь марок М1 и МО. Медь
марки М1 содержит 99,9% меди, не более 0,1% примесей, в общем количестве
которых кислорода должно бы не более 0,08%. Медь марки МО содержит примесей
не более 0,05 в том числе кислорода не более 0,02%. Благодаря меньшему
держанию кислорода медь марки МО обладает лучшими механическими свойствами,
чем медь марки М1. Еще более чистым проводниковым металлом (не более 0,01%
при
*Совокупность процессов электрохимического окисления - восстановления,
происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении
электрического тока.
месей) является вакуумная медь марки МВ, выплавляемая в вакуумных
индукционных печах.
При холодной протяжке получают твердую (твердотянутую) медь (МТ),
которая обладает высоким пределом прочности при растяжении, твердостью и
упругостью (при изгибе проволока из твердой меди несколько пружинит).
Твердую медь применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить
высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию: для
контактных проводов, шин распределительных устройств, для коллекторных
пластин электрических машин, изготовления волноводов, экранов,
токопроводящих жил кабелей и проводов диаметром до 0,2 мм.
После отжига до нескольких сотен градусов (медь рекристаллизуется при
температуре примерно 270°С) с последующим охлаждением получают мягкую
(отожженную) медь (ММ). Мягкая медь имеет проводимость на 3…5% выше, чем у
твердой меди.
Мягкая отожженная медь служит электротехническим стандартом, по
отношению к которому удельную электрическую проводимость металлов и сплавов
выражают при температуре окружающей среды 20 °С. Удельная электрическая
проводимость такой меди равна 58 мкСм/м, соответственно ( = 0,017241 мкОм-м
при значении ТК( = 4,3·10-3К-1.
Мягкая медь широко применяется для изготовления фольги и
токопроводящих жил круглого и прямоугольного сечения в кабелях и обмоточных
проводах, где важна гибкость и пластичность (отсутствие «пружинения» при
изгибе), а прочность не имеет большого значения.
Из специальных электровакуумных сортов меди изготавливают аноды мощных
генераторных ламп, детали СВЧ устройств: магнетронов, клистронов, некоторых
типов волноводов и др.
Медь сравнительно дорогой и дефицитный материал, поэтому она должна
расходоваться экономно. Отходы меди на электротехнических предприятиях
необходимо собирать, не смешивая с другими металлами и менее чистой медью,
чтобы их можно было переплавить и снова использовать. В ряде случаев медь
как проводниковый материал заменяют другими металлами, чаще всего
алюминием.
В ряде случаев, когда от проводникового материала требуется не только
высокая проводимость, но и повышенные механическая прочность, коррозионная
стойкость и сопротивляемость истиранию, применяют сплавы меди с небольшим
содержанием легирующих примесей.
Бронзы. Сплавы меди с примесями олова, алюминия, кремния, бериллия и
других элементов, среди которых цинк не является основным легирующим
элементом, называют бронзами (табл. 3.3).
Таблица 3.3. Основные свойства некоторых проводниковых бронз
|Параметр |Кадмиевая |Бериллиевая |Фосфористая |
|Удельная |95/90 |37/30 |(10…15)/ |
|электропроводность по | | |(10…15) |
|отношению к | | | |
|электротехническому | | | |
|стандарту, % | | | |
|Предел прочности при |До 310/730 |(700…790)/ |400/970 |
|растяжении (р, МПа | |(1620…1750) | |
| | | | |
| | | | |
|Относительное |50/4 |20/9 |50/3 |
|удлинение при разрыве |
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
