Электропроводность стали и меди: Удельное сопротивление меди, стали, аллюминия, железа и других металлов

Содержание

Электрическая проводимость меди

Электрическая проводимость меди напрямую зависит от наличия в этом металле разнообразных примесей. Даже в случае добавления к нему небольшого количества мышьяка, сурьмы происходит резное падение величины электрической проводимости. Но не оказывает существенного влияния на эту физическую величину свинец, теллур, селен, мышьяк.

Особенности понятия

Электрическая проводимость меди ненамного меньше, чем у серебра, что делает этот металл востребованным в современной электротехнике.

Данная физическая величина является характеристикой способности вещества проводить электрический ток. Она связана с удельным электрическим сопротивлением металла прямо пропорциональной зависимостью.

Электрическое сопротивление меди в Ом⋅мм2/м составляет при температуре 20 градусов 0,017. По числовому значению это лишь незначительно меньше, чем у серебра.

Электрическая проводимость меди является величиной, обратной сопротивляемости, применяется для характеристики электротехнических свойств данного металла. Для ее измерения используют сименсы, соответствующие 1/Ом.

Получение меди

Поскольку медь проводит электричество, существует несколько способов изготовления данного металла. Полупроводниковую медь в настоящее время получают при гальванической очистке слитков в специальных электролитических ваннах. Большая часть медных изделий, применяемых в электротехнической промышленности, производится путем проката, волочения, прессовки.

При волочении создают провода, имеющие диаметр не больше 0,005 мм, тонкую фольгу, ленту до 0,1 мм.

Медная проводка востребована не только при возведении многоквартирных домов и офисных помещений, но и в частном строительстве.

Интересные сведения

Данный металл часто встречается в природе в виде крупных самородков. Еще в древние времена люди изготавливали из него украшения, посуду, оружие. Востребованность меди объясняется легкостью ее обработки, а также распространенностью в природе.

Первоначально процесс выделения металла из его соединений был достаточно примитивным, заключался в нагревании медной руды над костром, последующем резком охлаждении. Такая обработка приводила к растрескиванию кусков руды, что позволяло людям извлекать сам металл.

По мере совершенствования технологических процессов обработки металлических руд в костры стали подавать воздух, чтобы повышать температуру нагревания природного соединения. Постепенно процесс начали осуществлять в специальных конструкциях, которые стали прототипами современных шахтных печей.

Результаты археологических раскопок свидетельствую о том, что изделия из меди использовались уже в 10 тысячелетии до нашей эры.

Природные соединения

Медные провода для проводки в настоящее время изготавливают из нескольких видов руд, распространенных в природе. Например, в составе борнита — около 65 процентов металла, в халькозине – до 80 %, а в медном колчедане (халькопирите) количество меди не превышает 30 процентов.

Физические свойства

Высокая электрическая проводимость меди является одним из важнейших свойств данного металла. Его окраска меняется от бледно-розового оттенка до насыщенного красного цвета. Медь является переходным материалом, обладающим высокой тепло- и электропроводностью.

Линейное термическое расширение этого металла составляет 0,00000017 единицы. Медные изделия имеют при растяжении предел прочности 22 кг⋅с/мм2. Удельный вес металла — 8,94 г/см3, твердость по шкале Бринелля — 35 кгс/мм2. Среди важных физических характеристик данного металла следует отметить модуль упругости, составляющий 132 000 мН/м2.

Уникальными являются и магнитные свойства этого металла, являющегося полностью диамагнитным веществом.

Температурный коэффициент сопротивления меди при комнатной температуре равен 4,3 α (10-3/K).

Удельная проводимость, ковкость сделали данный металл востребованным в изготовлении различных элементов для электротехники. Схожими физическими характеристиками обладает алюминий, поэтому он является сырьем для создания кабелей, проводов в современном электротехническом производстве.

Химические свойства

Сопротивление меди, способность данного металла проводить электрический ток объясняются особенностями строения атома этого химического элемента. Медь располагается в побочной подгруппе первой группы таблицы Менделеева, является d-элементом.

Сопротивление меди связано с электронами, располагающимися на внешнем энергетическом уровне. Особенности строения объясняют и специфику химических свойств данного металла. При незначительной влажности медь является достаточно инертным веществом, не проявляет высокой химической активности.

При эксплуатации медных изделий в условиях высокой влажности и присутствия углекислого газа происходит окисление металла.

На поверхности изделия появляется зеленоватая пленка карбоната и гидроксида меди (2), а также разнообразные сернистые соединения. Данную пленку называют патиной, она помогает защищать изделие от последующего химического разрушения.

При повышении температурного значения происходит образование медной окалины (оксида), что негативно отражается на электрической проводимости.

Медь легко вступает во взаимодействие с элементами, относящимися к подгруппе галогенов.

Если внести в металл пары серы, наблюдается воспламенение. Медь инертна к азоту, водороду, углероду даже при повышенных температурных значениях.

Интерес с технической точки зрения представляет взаимодействие этого металла с солями железа, приводящими к его восстановлению. Это химическое свойство позволяет снимать с изделий медное напыление.

Медь образует разнообразные комплексные соединения, которые отличаются высокой стойкостью.

Области использования

Применение данного металла связано с его высокой электрической проводимостью. Например, из него выпускают кабель. Медь имеет небольшое сопротивление, уникальные магнитные свойства, легкую механическую обрабатываемость, поэтому востребована в инженерных коммуникациях и административных зданиях. Способность проводить тепло позволяет применять этот материал для создания тепловых трубок, систем охлаждения и отопления воздуха.

Именно медь – материал, который незаменим при производстве кулеров, используемых для понижения температуры персональных компьютеров. Металлические конструкции, которые содержат медные элементы, имеют незначительный вес, отличные декоративные свойства, поэтому подходят и для применения в архитектуре, и для изготовления разнообразных декоративных элементов в интерьере, и для создания электрических проводов.

Особенности проводников

Для того чтобы понять суть электрической проводимости, остановимся на характеристике проводников. К ним относятся материалы, способные проводить электрический ток. Медь относится к проводникам первого рода, поскольку при повышении температуры наблюдается снижение электрической проводимости. На качество проводникового материала влияют механические, тепловые, электрические свойства. Для такого металла, как медь, все эти показатели имеют неплохие значения, что делает металл востребованным в различных сферах электротехники.

Пластичность меди, легкость ее обработки, хорошая вязкость, химическая стойкость позволяют создавать из данного металла разные виды изделий для технических нужд.

Разновидности

Для изготовления черновой меди применяют электролитическое восстановление металла из раствора медного купороса. Чистый металл необходим для радио- и электротехники. В зависимости от процентного содержания примесей, выделяют марки: М0 и М1. В первом случае количественное содержание чистого металла составляет 99,95 процента, для второго варианта – 99,9 процента.

Среди основных физических свойств, которыми характеризуются данные марки меди, отметим:

  • плотность 8900 кг/м3;
  • температура плавления 1083 °С;
  • высокая механическая прочность;
  • отличная обрабатываемость;
  • высокое удельное сопротивление 1,7241⋅10-8 Ом⋅м.

При введении примесей в состав чистого металла существенно увеличивается величина удельного сопротивления, при этом снижается электрическая проводимость.

Например, в случае введения 0,5 % алюминия и никеля удельное сопротивление возрастает на 40 процентов.

Заключение

Медь отличается от других проводников тока высокой электрической проводимостью, низким показателем сопротивления, что делает ее востребованной в современном электротехническом производстве.

Токопроводящие проводниковые жилы, кабели, фольгированный гетинакс для печатных устройств, листы, полосы, проволока — это далеко не полный перечень тех изделий, которые создают из меди.

Помимо широкого использования самого металла применение находят и ее основные сплавы. К примеру, кадмиевая бронза используется для создания коллекторных пластин и электрических контактов.

Фосфористая бронза нужна для производства пружин в аппаратах и электронных приборах. Смесь меди с бериллием позволяет создавать зажимы, скользящие контакты, токоведущие пружины.

Оловянистую бронзу называют телефонной, поскольку именно из нее создают проволоку, используемую для телефонного кабеля.

Из медно-цинковых сплавов производят полосы и листы. Данный материал имеет большее удельное электрическое сопротивление, поэтому сплав обладает большой прочностью.

Среди многочисленных сфер применения меди особое значение представляет электротехническая промышленность. Из этого металла создают электрические провода разного диаметра, размера, подходящие для изготовления современных электрических и радиоприборов высочайшей точности. Для повышения электрической проводимости инженеры следят за чистотой металла, не допускают проникновения дополнительных примесей.

Разработан новый медный сплав без токсичных компонентов

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН разработали технологию, которая позволит отказаться от использования токсичного порошка бериллия в производстве бронзы для применения в устройствах микроэлектроники и высокоточной сенсорики, таких как датчики движения и вибрации. Статья опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds.

На сегодняшний день для изготовления проводящих контактов в микроэлектронике и высокоточной сенсорике широко применяется бериллиевая бронза (сплав медь-бериллий). Медь обладает отличной электропроводностью, а добавка бериллия повышает пластичность материала, он становится более ковким и устойчивым к износу. Однако порошок бериллия токсичен в производстве — при вдыхании он может вызывать отравление и хронические болезни. В качестве альтернативы используют титановую бронзу (сплав медь-титан) — этот сплав не токсичен, также износоустойчив, но имеет низкую электропроводность.

Коллектив ученых НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН предложили способ повышения электропроводности титановой бронзы при сохранении ее высоких механических свойств.

«Медно-титановые бронзы даже прочнее бериллиевых. Эта прочность обусловлена старением пересыщенного твердого раствора титана в меди. Но остаточный титан, растворенный в медной матрице, существенно снижает электрическую проводимость материала. Поэтому нашей задачей было исключить титан из медной матрицы, сохранив при этом механические свойства материала. Мы знали, что многие научные коллективы пытались добиться такого эффекта, обжигая сплав в атмосфере водорода. Однако проводимость была все равно недостаточно высокой», — рассказывает автор работы,

инженер научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза НИТУ «МИСиС» Степан Воротыло.

На этот раз ученые пошли другим путем: они добавляли водород сразу, а не в процессе отжига. В планетарной мельнице вводили в порошок меди частицы гидрида титана Tih3. Далее проводилось горячее прессование смеси, при котором происходило разложение Tih3 на титан и водород с образованием упрочняющих керамических наночастиц медно-титанового оксида Cu3Ti3O. В результате получился материал с довольно высоким уровнем прочности (920 МПа; в два раза выше, чем у нержавеющей стали; в 1,5 раза выше, чем у алюминиевой бронзы) и электропроводности (42% от электропроводности чистой меди). Для сравнения, в работах других коллективов результат не превышал 30%.

Кроме того, благодаря низкой теплопроводности разработанный материал особенно перспективен для использования в термоэлектрических приборах и установках, таких как холодильные элементы и высокотемпературные солнечные концентраторы (солнечные башни).

Сплавы меди и их применение

Один из самых распространенных цветных металлов – медь. Она часто встречается в природе, и ее залежи находятся относительно неглубоко.

Преимущества меди:

  • высокая прочность;
  • устойчивость к коррозии;
  • хорошая электропроводность;
  • пластичность;
  • отличная теплопроводность.

Медь в чистом виде больше всего используется в производстве электротехники. Почти половина добываемого металла в мире уходит именно на нужды этой отрасли. Наибольший процент меди идет на изготовление кабелей и проводов. Высокая электропроводность делает медь идеальным материалом для этих целей. А благодаря хорошей теплопроводности медь широко используют в производстве систем охлаждения и отопления. Также из этого металла изготавливают трубы для транспортировки жидкостей и газов. Медь также рекомендуют использовать для систем водоснабжения, поскольку медные трубы экологичны, устойчивы к высоким и низким температурам, практически не изнашиваются.

Тем временем, в остальных сферах чаще всего используют не чистую медь, а ее сплавы: латунь, бронзу и медно-никелевые соединения.

Латунь

Этот сплав достаточно дешев, прочен, тверд, легок в обработке. Область применения латуни широка: химическая промышленность, машиностроение, производство крепежей и фурнитуры для мебели.

Также из латуни часто создают декоративные элементы для дома, перила лестниц, медали и оружейные гильзы.

Для получения такого сплава медь в равных пропорциях соединяют с цинком. Также в состав латуни может входить марганец, кремний, никель либо алюминий, которые придают сплаву разные свойства.

Бронза

Это самый востребованный сплав меди, который использовали испокон веков. В Древнем Египте из бронзы изготавливали украшения, а в Средние века из нее отливали боевые орудия. Сплав бронзы и олова в соотношении 9:1 получился особо устойчивым к коррозии, легко обрабатываемым и довольно декоративным. Что интересно, бронза гораздо тверже своих «родителей» – меди и олова. Сегодня в состав сплава вместо олова может входить свинец или алюминий, из-за чего у бронзы появляются новые преимущества. Например, алюминий придает сплаву прочность.

Медно-никелевые сплавы

Такие материалы отличаются интересным серебристо-белым цветом и очень устойчивы к коррозии. Их не разрушает даже воздействие соленой воды, поэтому медно-никелевые сплавы активно используют в судостроении.

Основные виды медно-никелевых сплавов:

мельхиор – сплав с долей никеля до 33%, применяется для штамповки монет, изготовления посуды, украшений;

нейзильбер – сплав меди, никеля и цинка. Из него делают особо прочный медицинский инструмент и декоративные элементы;

манганин – сплав меди с марганцем и никелем. Благодаря высокой электрической сопротивляемости его активно применяют в точных электронных приборах.

Специалисты считают, что запасы меди еще долгое время не будут исчерпаны. Кроме того, возможность вторичной переработки меди говорит о том, что этот материал со временем будет применяться все больше, а сферы его использования значительно расширятся.

Медь и алюминий в электротехнике

Без проводников — никуда

Медь (лат. Cuprum) — один из семи металлов, известных с глубокой древности. Значительные запасы медных руд находятся в США, Чили, России (Урал), Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире.

Медь входит в состав более 150 минералов, промышленное применение нашли 17 из них, в том числе: борнит (Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан — CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2[CO3]). Переработка сульфидных руд дает около 80% от всей добываемой меди.

В природе Встречается и самородная медь.

Чистая медь — ковкий и мягкий металл в изломе розоватого цвета, достаточно тяжелый, отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди в электротехнике — в настоящее время более 70% всей производимой меди идет на выпуск электротехнических изделия. Для изделий с максимальной электропроводностью, используют так называемую «безкислородную» медь. В иных случаях годна и технически чистая медь, содержащая 0,02-0,04% кислорода.

Основные характеристики меди: удельный вес — 8,93 г/cм3, температура плавления — 1083°С, удельное электрическое сопротивление меди при 20°С 0,0167 Ом*мм2/м. Чистая медь обладает высокой электрической проводимостью (на втором месте после серебра). Именно это качество меди используют в промышленности для изготовления электротехнических шин из меди.

Медные шины изготавливаются по ГОСТ 434-78. Состояния в котором поставляются медные шины потребителю: не отожженная (маркировка — Т-твердое), отожженным (М-мягкое) и ТВ-твердые шины, изготовленные из бескислородной меди.

В деформированном состоянии прочность меди выше, чем у отожженного металла, а значения электропроводности понижены.

Сплавы, повышающие прочность и улучшающие другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни — сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.

Бронзы. Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.

Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.

Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих изделий.

Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) — используют при производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Припои — сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное — цинк).

В России медные шины изготавливают нескольких заводов: Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ, Кировский ОЦМ.

Мировое производство меди в 2007 году выросло на 2,5% по сравнению с 2006 г.  и составило 17,76 млн. тонн. Потребление меди в 2007 году выросло на 4%, при этом медное потребление Китая взлетело на 25% за год, в то время как медное потребление в США резко упало на 20%.

Алюминий и его сплавы

Алюминий и ряд сплавов на его основе находят применение в электротехнике, благодаря хорошей электропроводности, коррозионной стойкости, небольшому удельному весу, и, что немаловажно, меньшей стоимостью, по сравнению с медью и ее проводниковыми сплавами.

В зависимости от величины удельного электросопротивления, алюминиевые сплавы подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электрическим сопротивлением.

Удельная электрическая проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е составляет порядка 60% от проводимости отожженной меди по международному стандарту. Технический алюминий АД0 и электротехнический А5Е используют для изготовления проводов, кабелей и шин. Применение в электротехнической промышленности получили низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.

В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый — среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия — боксит содержит 28-60% глинозема — оксида алюминия Al2O3.

В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.

Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950°C.

Основные характеристики алюминия: плотность — 2,7×103 кг/м3, удельная теплоемкость алюминия при 20°C — 0,21 кал/град, температура плавления — 658,7°C, температура кипения алюминия — 2000°C, коэффициент линейного расширения алюминия (при температуре около 20°C) : — 22,9 × 106(1/град)

Сплавы алюминия, повышающие его прочность и улучшающие другие свойства, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.

Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава) — плав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.

Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Из него изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.

Магналии — сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).

По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.

Несколько интересных фактов про алюминий:

  • в теле взрослого человека присутствует до 140 мг алюминия,

  • 1 кг алюминия в автомобиле экономит более 10 л бензина на каждые 200 тысяч километров,

  • алюминий содержится даже в яблоках — до 150 мг/кг,

  • каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты — это атом алюминия,

  • суточная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45 мг.

При более низкой удельной проводимости (около 56% от отожженной меди), алюминиевые проводниковые сплавы имеют то же назначение, что и электротехнический алюминий. Такие сплавы используют для обеспечения требований высокой прочности, ползучести и др. специальных требований. Алюминиевые шины изготавливают по ГОСТ 15176-89 из сплавов АД31 и АД31Т, реже АД0.

Мировое потребление первичного алюминия в 2007 г. составило 37,52 млн. тонн, что на 3,184 млн. тонн (или на 9,3%) больше, чем в 2006 г. Мировое производство первичного алюминия выросло в 2007 г. на 4,024 млн. тонн по сравнению с 2006 г. и достигло 38,02 млн. тонн.

Производители медной продукции

Крупнейший производитель меди на российском рынке — ГМК «Норильский никель»

Второй по величине производитель меди в нашей стране — холдинг УГМК.

Третий крупный игрок российского рынка — «Русская медная компания». В состав ЗАО «Русская медная компания» входят 11 предприятий, действующих в четырех областях России, а также на территории Казахстана

На рынке присутствуют медные шины нескольких заводов: Каменск-Уральского ОЦМ, Кольчугинского ОЦМ, Артемовского ОЦМ, Кировского ОЦМ. Кировский и Кольчугинский ОЦМ входят в состав ОАО «УГМК».

Технологии и цены

Так, как технология изготовления медных шин известна, и на всех заводах практически одинакова, для потребителя на первый план выступает соотношение цена/качество. Отечественные предприятия — лидеры отрасли в настоящее время выпускают качественную продукцию и соревнуются между собой, в основном, по цене. Но, говоря о качестве медных шин, стоит отметить, что примеси даже в очень незначительных количествах существенно снижают электропроводность меди. Поэтому браку здесь не место.

В то же время зарубежными и отечественными предприятиями предлагаются новаторские решения, позволяющие выпускать продукцию с четко заданными параметрами качества. Более того, в особо ответственных моментах изготовление медных шин происходит по собственным, иногда оригинальным, решениям.

Например, ОАО «КУЗОЦМ» выпускает коллекторные полосы из сплава меди с серебром. Такой сплав превосходит медь по эксплуатационным характеристикам, а в отличие от сплава меди с кадмием является экологически чистым. Завод производит и целый ряд электротехнических профилей ответственного назначения. В частности это — медные прямоугольные электротехнические профили, такие, как полутвердые шины, твердые шины с повышенной чистотой поверхности: шины с полным закруглением малых сторон сечения различной твердости и др.

Шины полутвердые выпускаются для удовлетворения требований ВS1432 британских стандартов по качеству поверхности и получения механических свойств, отвечающих полутвердому состоянию. Шины изготавливаются из прессованной заготовки за два прохода волочения с промежуточным отжигом, а чистовое волочение проводится с пониженной степенью деформации по сравнению с традиционной схемой изготовления твердых шин.

Шины с повышенной чистотой поверхности, предназначенные для последующего электролитического покрытия их серебром, обеспечивающего наибольшую электропроводность в месте контакта, и это диктует особые требования к шероховатости их поверхности (Rz≤0,63 мкм по ГОСТ 2789-73). Требуемый заказчиком показатель шероховатости достигнут на КУЗОЦМ целым рядом технологических приемов — применением повышенных суммарных обжатий при волочении, дополнительной подготовкой поверхности протяжки перед чистовым волочением, соответствующей обработкой канала специальной формы составных и монолитных волок. Указанный выше гарантированный уровень шероховатости (Rz≤0,63 мкм) позволяет обеспечить нанесение покрытий заданной, однородной по поверхности шины толщины. Тем самым удается создать контактные поверхности, обладающие малым переходным сопротивлением и высокой электропроводностью.

Шины с полным закруглением малых сторон сечения, то есть с радиусом закругления, равным половине толщины шины обладают определенными преимуществами по сравнению с традиционными: повышается износостойкость изоляционного покрытия вследствие отсутствия его изгибов в углах профиля, достигается существенная экономия меди, улучшаются показатели распределения токовой нагрузки по сечению шины.

Через несколько месяцев отношения российских производителей электротехнической продукции и их зарубежных конкурентов должны перейти в новую стадию. Это связано со вступлением в ВТО. С одной стороны, вступление в ВТО открывает перед российскими производителями внешний рынокС другой стороны, вступление в ВТО означает обязательное снижение ввозных экспортных пошлин, которые должны уменьшиться за 3-4 года чуть ли не в полтора раза. И главная конкуренция будет в качестве продукции.

Н. Александров.

Какие металлы обладают высокой электропроводностью?

Проводимость соответствует способности материала передавать энергию. Возможны определенные типы проводимости, включая электрическую и тепловую проводимость. За медью и цинком следует железо в списке самых электропроводящих материалов. Золото, по-видимому, обладает максимальным электрическим КПД среди всех компонентов и самой низкой светимостью. Несмотря на то, что это самый прочный проводник, медь и золото наиболее широко используются в электротехнике, поскольку медь менее дорогая, а золото имеет гораздо лучшую устойчивость к коррозии. Поскольку серебро тускнеет, высокие частоты становятся менее привлекательными, так как внешняя поверхность менее проводящая.

Объяснение, что серебро является лучшим проводником, заключается в том, что электроны способны двигаться лучше, чем другие элементы. Это связано с полярностью кристаллов и их структурой.

Многие металлы являются проводниками электричества. Некоторыми сильно проводящими компонентами являются титан, медь, магний, железо и платина. Латунь и бронза являются электропроводящими сплавами, а не элементами.

Коэффициенты электропроводности

Температура : Всякий раз, когда изменяется температура серебра или когда изменяется его проводимость с каким-либо проводником. Повышение температуры после того, как это сказано и закончено, вызывает возбуждение теплых частиц и увеличивает проводимость, тем самым увеличивая удельное сопротивление. Связь прозрачна, но при низких температурах разрывается.

Примеси : Добавление загрязняющего воздействия на драйвер снижает его проводимость. Например, подлинное серебро не так приемлемо для проводника, как чистое серебро. Окисленное серебро не является таким проводником, как чистое серебро. Загрязняющие вещества препятствуют потоку электронов.

Кристаллическая структура : Если вещество происходит в определенное время, проводимость может замедляться на границе раздела и может не быть равной одной системе другой. То, как был обработан материал, может повлиять на то, насколько хорошо он работает.

Наиболее проводящие металлы

Это краткое изложение электропроводности включает амальгамы как чистые компоненты.Поскольку размер и состояние вещества влияют на его проводимость, предполагается, что все примеры имеют одинаковый размер.

  1. Серебро

Серебро считается самым электропроводным металлом. Это связано с тем, что у серебра всего один валентный электрон. Фактически, это позволяет этому единственному электрону перемещаться без помех. Таким образом, такие металлы, как серебро и медь, являются парой металлов с этой специфической торговой маркой. Именно поэтому они являются исключительными электрическими и теплыми проводниками.

  1. Медь

Принимая все во внимание, медеподобное серебро имеет только один валентный электрон, что делает этот металл чрезвычайно проводящим. Таким образом, одним из наиболее распространенных бизнес-приложений является покрытие верхней посуды и кухонных машин.

  1. Золото  

В целом список ограничен, и это основная причина, по которой этот материал такой дорогой. Фактически, сочетание коррозионной стойкости золота и его проводимости делает этот продукт очень полезным инструментом, используемым во многих производственных отраслях.

  1. Алюминий

Вообще говоря, это потрясающий металлический канал. Этот компонент, несмотря на его малую толщину и высокую защиту от износа, делает алюминий идеальным для аэродинамических и корреспондентских (трансмиссионных) предприятий.

  1. Цинк

Несмотря на то, что эти металлы значительно менее электропроводны, чем их четыре партнера. Эти металлы часто являются более доступными и практичными заменителями, когда это необходимо.

Pipingmart — портал B2B, специализирующийся на промышленной, металлической и трубопроводной продукции. Кроме того, делитесь последней информацией и новостями, касающимися продуктов, материалов и различных типов марок, чтобы помочь бизнесу в этой отрасли.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВЫСОКОЧИСТОЙ МЕДИ ОТ 78 ДО 400 °K

Цитируется по

1. Экспериментальное исследование характеристик теплообмена бинарных смесей R32 + R1207yf при пузырьковом кипении 2 9,007 9,0023

3 Влияние пористости и примесей на теплопроводность заготовок из порошка меди, спеченного без давления

3. Фазовое превращение меди при высокой температуре и высоком давлении

4. Точное измерение теплопроводности наножидкости с помощью полисахаридный стабилизатор

5. В поисках эталонных материалов по термической эффузии

6. Численный и экспериментальный анализ ограничителя тока короткого замыкания индуктивного типа с использованием короткозамкнутой ленты 2G

7. Удельное электрическое сопротивление твердой и жидкой меди до 5 ГПа: Уменьшение вдоль границы плавления

8. Высокоточная аппаратура для измерения теплового контактного сопротивления с использованием обратимого теплового потока

9. Высокоточная методика измерения измерение теплопроводности твердых тел с использованием обратимого теплового потока

10. Испытание на цикл охлаждения сверхпроводящего кабеля электропередачи постоянного тока

11. Переключение сопротивления и формирование проводящего мостика в структуре металл/бинарный оксид/металл для устройств памяти

12. Взаимосвязь между удельным электрическим сопротивлением металлов и термической деформацией

13. Влияние поверхностной плотности пеноалюминия на теплопроводность композитов пеноалюминия с фазовым переходом

14. Теплопроводность границ раздела металл-металл

15. Исследования твердых растворов Al–Mg методами измерения удельного электрического сопротивления и микротвердости

16. Характеристика транспортных процессов в FeCrNi нержавеющей стали

17. Электрические исследования и микротвердость сплавов Al-Mg

18. Механические и резистометрические исследования сплавов Al-Zn

19. Высокая Вопрос компланарный резонатор линии передачи YBa 2 Cu 3 О 7- Икс на MgO

20. Корреляция теплопроводности для топлива из нитрида урана между 10 и 1923 K

21. Зависимость тепло- и электропроводности интерметаллических соединений AuCu и AuCu3 от давления теоретическая оценка фононной теплопроводности ниобия при промежуточных температурах. Фононная и электронная составляющие теплопроводности тантала при промежуточных температурах. Псевдогармонический эффект фононов в электросопротивлении

31. Температурное изменение фононно-ограниченного электросопротивления в благородных металлах

32. Фонон-ограниченное электрическое и тепловое сопротивление благородных металлов

33. Модель динамики решетки гранецентрированных кубических металлов

34. Теплопроводность золота и серебра при высоких давлениях

35. 90 ячейка давления до 90 кбар для точных электрических и магнитных измерений при низких температурах

36. Низкотемпературные коэффициенты излучения меди и алюминия

37. Решетчатая теплопроводность RbBr, RbI и RbCl от 80 до 400 К

38. Исследование удельного электрического сопротивления вольфрама зонного рафинирования при высоких температурах

39. Теплопроводность, удельное электрическое сопротивление и термоэлектрическая мощность Pb от 260 до 550 К

40. Прецизионные измерения теплопроводности, удельного электрического сопротивления и коэффициента Зеебека от 80 до 400 К и их применение к чистому молибдену

41. Транспортные свойства благородных металлов

42. Абсолютный коэффициент Зеебека платины от 80 до 340 К и тепло- и электропроводность свинца от 80 до 400 К Электрон-фононное взаимодействие

44. Последние разработки в области использования термоэлектрической энергии металлов и сплавов в качестве инструмента исследования

45. Термоэлектричество в металлах и сплавах

46. Тепловые транспортные свойства упорядоченного и неупорядоченного никеля 3 Fe

47. Прецизионное измерение теплопроводности при высоких температурах (100–1200 K)

48. Теплопроводность почти стехиометрического монокристаллического и поликристаллического UO 2

49. Электрон-электронное рассеяние в высокотемпературном термическом сопротивлении благородных металлов

50. Комментарии к статье «Усиление функции Лоренца за счет неупругих процессов вблизи точки Нееля хрома» средние и высокие температуры

54. 1.2.3 Каталожные номера для 1.2.1 и 1.2.2

56. 3.5 Каталожные номера для 3.1 — 3.4

58. 2.1 Теплопроводность при 273 — 300 К

59. Ультразвуковые волны в жидкостях

60. Теплопроводность, удельное электрическое сопротивление и коэффициент Зеебека кремния от 100 до 1300°К

Повышенная электрическая проводимость термостойкая мелкозернистая медная проволока

  • Huang, CQ На контактной линии, используемой в контактной сети высокоскоростной колесно-рельсовой электрифицированной железной дороги. Китайская железная дорога. науч. 22 , 1–5 (2001).

    КАС Google ученый

  • Цао, М. и др. Выравнивание графена в объемной меди: наноламинированная архитектура, вдохновленная перламутром, в сочетании с обработкой на месте для улучшения механических свойств и высокой электропроводности. Carbon 117 , 65–74 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Чен Ю. и др. Изготовление выращенных на месте композитов с медной матрицей, армированной графеном. Науч. Респ. 6 , 19363 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Jiang, R., Zhou, X., Fang, Q. & Liu, Z. Объемные композиты медь-графен с однородной дисперсией графена и улучшенными механическими свойствами. Матер. науч. англ. А 654 , 124–130 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Цзян Р., Zhou, X. & Liu, Z. Графен с никелевым покрытием химическим способом для повышения прочности меди на растяжение. Матер. науч. англ. А 679 , 323–328 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Wei, K. X. et al. Влияние глубокой криогенной обработки на микроструктуру и свойства чистой меди, обработанной равноканальным угловым прессованием. Доп. англ. Матер. 21 , 1801372 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Хабиби, А. и Кетабчи, М. Улучшение свойств нанозернистой чистой меди путем равноканальной угловой прокатки и последующего отжига. Матер. Дес. 34 , 483–487 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • Хабиби, А., Кетабчи, М. и Эскандарзаде, М. Нанозернистая чистая медь с высокой прочностью и высокой проводимостью, полученная методом равноканальной угловой прокатки. Дж. Матер. Обработать. Технол. 211 , 1085–1090 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • Хигера-Кобос, О.Ф. и Кабрера, Дж. М. Механическая, микроструктурная и электрическая эволюция технически чистой меди, обработанной равноканальной угловой экструзией. Матер. науч. англ. А 571 , 103–114 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Лу, Л., Шен, Ю., Чен, X., Цянь, Л. и Лу, К. Сверхвысокая прочность и высокая электропроводность меди. Наука 304 , 422–426 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Huang, G. et al. Подготовка и характеристика композитной пленки графен-медь методом электроосаждения. Микроэлектрон. англ. 157 , 7–12 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Беттинали Л., Тости С. и Пиццуто А. Механические и электрические свойства криообработанной меди. Дж. Низкотемпературный. физ. 174 , 64–75 (2013).

    Артикул КАС Google ученый

  • Хан, К. и др. Высокая прочность и высокая электропроводность объемного cu. Филос. Маг. 84 , 3705–3716 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Ким В.Дж., Ли К.Е. и Чой С.Х. Механические свойства и микроструктура сверхмелкозернистой меди, полученной высокоскоростной прокаткой с дифференциальной скоростью. Матер. науч. англ. А 506 , 71–79 (2009).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжан Ю., Тао, Н. Р. и Лу, К. Механические свойства и поведение при качении нанозернистой меди со встроенными пучками нанодвойников. Acta Mater. 56 , 2429–2440 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Takata, N., Lee, S.H. & Tsuji, N. Листы из сверхмелкозернистого медного сплава, обладающие высокой прочностью и высокой электропроводностью. Матер. лат. 63 , 1757–1760 (2009).

    КАС Статья Google ученый

  • Zhou, X., Li, X. Y. & Lu, K. Повышенная термическая стабильность нанозернистых металлов с размером зерна ниже критического. Наука 360 , 526–530 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Салдана С., Кинг А. Х. и Чандрасекар С. Термическая стабильность и прочность деформационных микроструктур в чистой меди. Acta Mater. 60 , 4107–4116 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • Ву, Б., Чен, Б., Цзоу, З., Ляо, С. и Денг, В. Термическая стабильность сверхмелкозернистой чистой меди, полученной методом экструзии при больших деформациях. Металлы 8 , 381 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжан Ю., Ван, Дж. Т., Ченг, К. и Лю, Дж. Накопленная энергия и температура рекристаллизации в меди высокой чистоты после равноканального углового прессования. Дж. Матер. науч. 43 , 7326–7330 (2008 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Дженеи, П., Губича, Дж., Юн, Э.Ю., Ким, Х.С. и Лабар, Дж.Л. Высокотемпературная термостойкость чистой меди и композитов медь-углерод нанотрубок, консолидированных путем кручения под высоким давлением. Композ. Часть A 51 , 71–79 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Кумпманн А., Гюнтер Б.и Кунце, Х. Д. Термическая стабильность ультрамелкозернистых металлов и сплавов. Матер. науч. англ. А 168 , 165–169 (1993).

    Артикул Google ученый

  • Мао, З. Н. и др. Влияние равноканального углового прессования на вызванную термическим отжигом микроструктуру и эволюцию текстуры холоднокатаной меди. Матер. науч. англ. А 674 , 186–192 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Лу, Л., Тао, Н. Р., Ван, Л. Б., Дин, Б. З. и Лу, К. Рост зерна и снятие деформации в нанокристаллической меди. J. Appl. физ. 89 , 6408–6414 (2001).

    КАС Статья Google ученый

  • Эндрюс П.В., Уэст М.Б. и Робсон С.Р. Влияние границ зерен на удельное электрическое сопротивление поликристаллической меди и алюминия. Филос. Маг. 19 , 887–898 (1969).

    КАС Статья Google ученый

  • Каллистер, В. Д. Материаловедение и инженерия: введение , ​​7-е изд., 674–676 (Wiley, 2007).

  • Liu, X.C., Zhang, H.W. & Lu, K. Сверхтвердая и сверхстабильная наноламинированная структура никеля, вызванная деформацией. Наука 342 , 337–340 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Ван Ю., Чен М., Чжоу Ф. и Ма Э. Высокая пластичность при растяжении в наноструктурированном металле. Природа 419 , 912–915 (2002).

    КАС Статья Google ученый

  • Лу, К. Наноматериалы. Делаем прочные наноматериалы пластичными с помощью градиентов. Наука 345 , 1455–1456 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Клык, Т.Х., Ли, В.Л., Тао, Н.Р. и Лу, К. Выявление необычайной внутренней пластичности при растяжении в градиентной нанозернистой меди. Наука 331 , 1587–1590 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • Ван Ю. М., Ма Э. , Валиев Р. З. и Чжу Ю. Т. Жесткие наноструктурированные металлы при криогенных температурах. Доп. Матер. 16 , 328–331 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Хуан, С., Хансен, Н. и Цудзи, Н. Упрочнение путем отжига и размягчение путем деформации в наноструктурированных металлах. Наука 312 , 249–251 (2006).

    КАС Статья Google ученый

  • Кимура Ю., Иноуэ Т., Инь Ф. и Цузаки К. Обратная температурная зависимость ударной вязкости стали с ультрамелкозернистой структурой. Наука 320 , 1057–1060 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Лян, Н., Чжао Ю., Ван Дж. и Чжу Ю. Влияние зернистой структуры на ударное поведение меди по Шарпи. Науч. Респ. 7 , 44783 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Лю С.и другие. Размягчение микроструктуры вызвало полосатость адиабатического сдвига в металлической камеди ti-23nb-0,7ta-2zr-o. Дж. Матер. науч. Технол. 54 , 31–39 (2020).

    Артикул Google ученый

  • Li, J. et al. Локализация адиабатического сдвига в наноструктурированных гранецентрированных кубических металлах при одноосном сжатии. Матер. Дес. 105 , 262–267 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Вэй, К.и другие. Полосчатость адиабатического сдвига в ультрамелкозернистом железе, обработанном интенсивной пластической деформацией. Acta Mater. 52 , 1859–1869 (2004 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Риттель, Д. и Ван, З. Г. Термомеханические аспекты адиабатического разрушения при сдвиге сплавов ам50 и ти6ал4в. Мех. Матер. 40 , 629–635 (2008).

    Артикул Google ученый

  • Чен, X., Хан З., Ли Х. и Лу К. Снижение коэффициента трения в медных сплавах со стабильными градиентными наноструктурами. Науч. Доп. 2 , e1601942 (2016).

    Артикул КАС Google ученый

  • Карри, Дж. Ф. и др. Достижение сверхнизкого износа при использовании стабильных нанокристаллических металлов. Доп. Матер. 30 , e1802026 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Ян, М., Ву, Ю. К., Чен, Дж. К. и Чжоу, С. Л. Эволюция микроструктуры при подготовке контактного провода Cu-Sn для высокоскоростной железной дороги. Доп. Матер. Рез. 415 , 446–451 (2012).

    Артикул КАС Google ученый

  • Лю, К., Zhang, X., Ge, Y., Wang, J. & Cui, JZ. Влияние обработки и термической обработки на поведение сплавов Cu-Cr-Zr по отношению к контактному проводу железнодорожного транспорта. Металл. Матер. Транс. А 37 , 3233–3238 (2006).

    Артикул Google ученый

  • Каковы показатели электропроводности медных изделий?

    Электропроводность металла во многих случаях важнее, чем механические и тепловые свойства. Проводящие, резистивные, термоэлектрические, полупроводниковые, сверхпроводящие и изоляционные материалы основаны на свойстве электропроводности. Например, гладкий провод для больших расстояний должен иметь высокую электропроводность, чтобы уменьшить потери мощности из-за нагрева проводов.

    Удельное сопротивление и электрическая проводимость

    Удельное сопротивление — это физическая величина, используемая для обозначения характеристик электрического сопротивления различных материалов. Отношение произведения сопротивления оригинала, изготовленного из вещества (20 °С при нормальной температуре) на площадь поперечного сечения, называется удельным сопротивлением вещества.Удельное сопротивление не зависит от длины и площади поперечного сечения проводника. Это электрическое свойство самого материала проводника. Оно определяется материалом проводника и связано с внешними факторами, такими как температура, давление и магнитное поле. Единицей удельного сопротивления в Международной системе единиц является Ом·м.

    Вещества с меньшим удельным сопротивлением называются проводниками, а обычными проводниками в основном являются металлы. Напротив, другие непроводящие материалы, такие как стекло, резина и т., имеют более высокое удельное сопротивление и обычно называются изоляторами.

    Удельное сопротивление металла (комнатная температура 25°)
    Металл Удельное сопротивление (Ом·м)
    Серебро 1,6 * 10 -8
    Медь 1,7*10 -8
    Алюминий 2,8 * 10 -8
    Сталь 10 * 10 -8

    Электропроводность металлов

    Лучшими проводящими свойствами в нормальных условиях обладают серебро, медь и алюминий.Эти три материала являются наиболее часто используемыми и часто используются в качестве проводов. Серебро дорого, поэтому наиболее широко используется медь, и почти все используемые провода сделаны из меди (за исключением точных инструментов и особых случаев).

    Алюминиевая проволока исключена из-за химической нестабильности и окисления. Поскольку алюминий имеет небольшую плотность, широко доступен и дешевле меди, он широко используется в воздушных линиях электропередач, передающих электроэнергию в энергосистемах.Чтобы устранить дефекты недостаточной жесткости алюминия, обычно используется алюминиевая многопроволочная проволока со стальным сердечником, то есть стальная проволока оборачивается внутри алюминиевой многопроволочной проволоки для повышения прочности. Серебро имеет наилучшую проводимость, но его редко используют из-за его высокой стоимости. Он используется только в приложениях с высоким спросом, таких как точные инструменты, высокочастотные генераторы и аэрокосмическая промышленность.

    В некоторых случаях контакты на приборе также полезны в золоте, потому что химическая природа золота стабильна, а не из-за его низкого удельного сопротивления.

    Свойство проводимости меди

    Как известно, существует множество обозначений меди, которые обозначают различный набор химического состава меди. Возьмем, например, C11000 и C12200. Химический состав раскисленной фосфором меди C12200 состоит в основном из меди + серебра, олова, свинца и т. д. Преимуществами являются пластичность, коррозионная стойкость, теплопроводность и свариваемость лучше, чем у меди C11000, но проводимость ниже. уменьшилось.

    • Проводимость меди C12200 составляет 79% IACS
    • Проводимость меди
    • C11000 составляет 97% IACS

    Winland поставляет трубы из отожженной меди C11000 с высокой электропроводностью.Вы можете написать нам по электронной почте, чтобы запросить бесплатное предложение.

     

     

     

    (PDF) Сверхвысокая прочность и высокая электропроводность в меди

    магнитные поля и моменты в правой

    системе координат. Это не означает нарушение четности. Микромагнитное моделирование движения ядра в течение первых 3

    нс показано на рис. 2 (Б и В) (13).

    Во время импульса внешнего поля ядро ​​

    движется либо параллельно, либо антипараллельно полю

    в зависимости от направленности вихря.

    После этого траектория становится параллельной или

    антипараллельной магнитостатическому полю и

    ядро ​​начинает свое гиротропное движение, в

    соответствии с экспериментом.

    Первую оценку поля H, которое составляет

    движущего вихревое движение, можно сделать с помощью

    вихревой восприимчивости ␹, которая связывает

    плотность намагниченности в плоскости m

    d

    H для

    3 поля

    3 a заданное перемещение сердечника d,

    по ␹H⫽m

    d

    ⫽d/l䡠M

    с

    .Плотность намагниченности является линейной функцией смещения

    d, где M

    s

    — намагниченность насыщения

    . Мы рассмотрели квадратный

    вихрь длиной l⫽1␮м, для которого восприимчи- вость

    вихря определена моделированием как ⬃4⫻10

    5

    генри на метр3 в

    согласие с экспериментами (14).

    Для

    наблюдаемого смещения вихря d⫽50 нм результирующее среднее внутреннее поле

    составляет H⫽3 мТл.

    Предполагая, что это поле питает гиро-

    тропное движение центра вихря, скорость

    V ядра можно оценить с помощью V⬇

    2␥bH/␲. Эта формула отражает, что прецессия спинов ядра на

    на ␲/2 соответствует

    перемещению ядра на его диаметр b. ␥

    — гиромагнитное отношение. Поэтому, используя

    b⫽10 нм (15), мы ожидали скорость вихря

    ⬃4 м/с. Однако экспериментально определенная скорость

    остановленного вихря после импульса поля

    была близка к 100 м/с (рис.3). Отсюда следует

    вывод о том, что внутреннее поле вблизи ядра

    должно быть значительно выше среднего поля

    , оцениваемого по статической восприимчивости. Инвертируя V⬇2␥bH/␲, мы преобразовали

    измеренную скорость вихря в экс-

    экспериментально определенное локальное поле в ядре

    (рис. 3, правая ось). Величина этого поля

    , ⬃80 мТл, находится в хорошем количественном

    соответствии с результатом микромагнитного моделирования (рис.3, вставка) (13). Профиль поля

    показывает значительно увеличенное значение в ядре, которое быстро уменьшается с увеличением расстояния. Это усиленное поле ядра является следствием

    деформации магнитной структуры

    ядра вихря при его гиротропном движении. Таким образом, и направление, и скорость

    наносекундной динамики намагниченности

    вихря определяются своеобразной структурой нанометрового ядра.

    Точное измерение положения и

    скорости центра

    вихря, таким образом, обеспечивает информацию о местных магнитных полях и

    результирующих крутящих моментах в магнитной структуре на

    нанометровом масштабе. Изучение пикосекундной

    динамики намагниченности в этом масштабе

    даст фундаментальное представление о свойствах мезоскопических магнитных структур,

    которые являются фундаментальными строительными блоками

    магнитоэлектронных устройств.

    Ссылки и примечания

    1. T. Shinjo, T. Okuno, R. Hassdorf, K. Shigeto, T. Ono,

    Science 289, 930 (2000).

    2. A. Wachowiak et al., Science 298, 577 (2002).

    3. B.E. Argyle, E. Terrenzio, J.C. Slonczewski, Phys. Рев.

    Письмо. 53, 190 (1984).

    4. A.R. Volkel, G.M. Wysin, F.G. Mertens, A.R. Bishop,

    H.J. Schnitzer, Phys. Ред. В 50, 12711 (1994).

    5. К.Ю. Гуслиенко и др., J. Appl. физ.91, 8037 (2002).

    6. J.P. Park, P. Eames, D.M. Engebretson, J. Berezovsky,

    P.A. Crowell, Phys. Ред. В 67, 020403 (2003 г.).

    7. Y. Acremann et al., Science 290, 492 (2000).

    8. тел. Gerrits, H. A. M. van den Berg, J. Hohlfeld, K. Ba¨r,

    Th. Расинг, Природа 418, 509 (2002).

    9. J. Stohr et al., Science 259, 658 (1993).

    10. A. Scholl и др., Science 287, 1014 (2000).

    11. Материалы и методы доступны в качестве вспомогательного материала

    на сайте Science Online.

    12. Накладывается гиротропное движение в магнитостатическом поле

    смещенного вихря, объясняющее угол

    начального ускорения к внешнему полю.

    13. Моделирование проводили на квадратах толщиной 20 нм, 1 х 1

    мк

    2

    , разделенных на квадратные ячейки размером 3,3 нм. Мы использовали намагниченность насыщения 1,88 Тл, переменную жесткость экс-

    3,0 х 10

    х 11

    Дж/м, отсутствие кристаллической

    анизотропии и константу затухания 0.02.

    14. M. Natali et al., Phys. Преподобный Летт. 88, 157203 (2002).

    15. b⫽2

    2A/␮0M2

    Приблизительно диаметр сердечника

    с обменной жесткостью A(2).

    16. Мы благодарим Национальный центр электронной микро-

    копия LBNL и Microlab в Университете

    Калифорния-Беркли за предоставление нам доступа к их

    средствам литографии и HC Siegmann за многочисленные

    ценные обсуждения. .При поддержке Управления основных

    энергетических наук Министерства энергетики США

    (ALS и SSRL), Лабораторной направленной исследовательской программы

    LBNL и

    Национального научного фонда в рамках гранта № .

    DMR-0203835 (JS).

    Дополнительные онлайн-материалы

    www.sciencemag.org/cgi/content/full/304/5669/420/

    DC1

    Материалы и методы

    Рис. S1 и S2

    Фильм S1

    23 декабря 2003 г .; принято 5 марта 2004 г.

    Сверхвысокая прочность и высокая

    Электропроводность меди

    Лей Лу, Юнфэн Шэнь, Сяньхуа Чен, Лихуа Цянь, К.Lu*

    Методы, используемые для упрочнения металлов, как правило, также вызывают заметное снижение

    электропроводности, так что необходимо найти компромисс между проводимостью

    и механической прочностью. Мы синтезировали образцы чистой меди с высокой плотностью

    наноразмерных двойников роста. Они показали предел прочности при растяжении примерно в 10

    раз выше, чем у обычной крупнозернистой меди, при сохранении

    электропроводности, сравнимой с проводимостью чистой меди.Сверхвысокая

    прочность обусловлена ​​эффективным блокированием движения дислокаций многочисленными когерентными двойниковыми границами, обладающими чрезвычайно низким

    электрическим сопротивлением, чего нет у других типов границ зерен.

    Для проводящих материалов во многих областях применения часто одновременно требуются высокая электропроводность и высокая

    механическая прочность. Однако чистые металлы с высокой

    проводимостью, такие как Ag, Cu и Al,

    очень мягкие.Упрочнение металлов различными способами, включая легирование в твердом растворе, холодную обработку и измельчение зерна,

    , приводит к выраженному снижению электропроводности. Например, легирование чистой меди может повысить прочность в два-три раза, но электропроводность медных сплавов составляет всего 10—40 % от чистой меди (1).

    Прочность твердого тела определяется

    сопротивлением твердого тела пластической деформации,

    и зависит от химического

    состава и микроструктуры твердого тела.Пластическая де-

    образование обычных поликристаллических

    металлов в основном осуществляется дислокациями решетки внутри отдельных зерен. Для ограничения движения дислокаций было разработано несколько методологий упрочнения

    . Например,

    , рафинирование зерен приводит к образованию дополнительных

    границ зерен (GB), которые являются барьерами для

    Шэньянской национальной лаборатории материаловедения

    (SYNL), Института исследований металлов Китайской академии наук

    Наук, Шэньян 110016, П.Р. Китай.

    *Кому следует направлять корреспонденцию. E-

    mail: [email protected]

    Рис. 3. Скорость вихря по отношению к задержке

    времени после импульса поля (черные точки). Скорость

    была рассчитана по усредненным по времени

    положениям ядра схемы I. Сплошная линия представляет собой соответствие

    с экспоненциальной функцией, показывающей снижение скорости

    , которое является результатом демпфирования. На вставке

    показан смоделированный профиль внутреннего поля

    вдоль разреза ядра

    вихря, параллельного направлению движения.

    ОТЧЕТЫ

    16 АПРЕЛЯ 2004 ТОМ 304 НАУКА www.sciencemag.org422

    Тепловые и электрические технические данные для производства металлической полосы и тонкой фольги

    Техническая информация, включая механические и электрические свойства, характеристики материалов, данные о тепловом коэффициенте и проводимости представлены на вкладках выше. Никто не предлагает более широкий спектр металлов и сплавов, чем HPM. По любым вопросам обращайтесь к представителю службы технической поддержки HPM.

    Коэффициент теплового расширения (TEC)

    Коэффициент теплового расширения для данного материала является мерой относительного изменения длины на градус изменения температуры.Сам коэффициент незначительно меняется в зависимости от температуры и чаще всего указывается как среднее значение для интересующего температурного диапазона, обычно от комнатной температуры до 100°C. Ниже приводится ранжирование группы материалов, доступных от Hamilton Precision Metals.


    Металлический сплав TEC 10 6 /°C Диапазон температур
    Шунт Манганин 18.7 от 20° до 100°C
    Фосфористая бронза A 17,8 от 20° до 300°C
    Бериллиевая медь 25 17,5 от 20° до 200°C
    Нержавеющая сталь 302/304/304L 17,3 от 0° до 100°C
    Нержавеющая сталь 305 17,3 от 0° до 100°C
    Медь 102 17.0 от 20° до 100°C
    Нержавеющая сталь 301 16,9 от 0° до 100°C
    Нейзильбер 55-18 16,7 от 20° до 300°C
    Cu-Ni 715 16,2 от 20° до 300°C
    Нержавеющая сталь 316/316L 16,0 от 0° до 100°C
    Балко 15.0 от 20° до 100°C
    Константан 14,9 от 20° до 100°C
    HPM Бериллий Никель 14,4 от 20° до 550°C
    HPM 600 14,2 от 20° до 315°C
    HPM 400 13,9 от 20° до 100°C
    HPM 80/20 A — 80/20AL 13.4 от 20° до 100°C
    HPM Никель 200/201/270 13,3 от 0° до 100°C
    Evanohm ® Р/С 13,0 от 20° до 100°C
    Молибденовый пермаллой 12,7 от 25° до 200°C
    HPM X 750 12,6 от 20° до 100°C
    Хавар 12.5 от 0° до 50°C
    HPM C-276 11,2 от 25° до 100°C
    Нержавеющая сталь 410 11,0 от 0° до 100°C
    Нержавеющая сталь 17-4 PH (HT) 10,8 от 21° до 93°C
    HPM 455 10,6 от 22° до 93°C
    Нержавеющая сталь 430 10.5 от 0° до 100°C
    Нержавеющая сталь 420 10,3 от 0° до 100°C
    Нержавеющая сталь 17-7 РН 10,3 от 21° до 93°C
    Точность C 10,1 от 30° до 200°C
    HPM Ni 52 10,0 от 30° до 500°C
    Титан CP 8.6 от 0° до 100°C
    Точность C 8.1 от -45° до 65°C
    HPM Ni 42 6,0 от 30° до 400°C
    Родар 4,9 от 30° до 400°C
    HPM Ni 36 1,05 от 20° до 200°C
    Удельное электрическое сопротивление
    Удельное сопротивление характеризует присущую металлу способность поддерживать поток электрического тока.Измеренное удельное сопротивление является обратной величиной электропроводности и выражается в микроом·см.

    Преобразование в другие общепринятые единицы удельного сопротивления осуществляется следующим образом:

    • 1 Микроом•см = 6,015 Ом CMF (Ом круговой мил на фут)
    • 1 микроом·см = 4,724 Ом SMF (Ом, квадратный мил на фут)
    Рейтинг группы металлов, доступных в HPM, выглядит следующим образом:
    Металл/сплав Удельное сопротивление @ R.Т. Микроом • см
    Медь 102 1,71
    HPM Никель 270 7,5
    Бериллиевая медь 25 7,8
    HPM Никель 201 8,5
    HPM Никель 200 9,5
    Фосфористая бронза A 11.5
    Балко 19,9
    HPM Бериллий Никель 28,7
    Нейзильбер 55-18 31,4
    Шунт Манганин 38,1
    Cu-Ni 715 39,5
    HPM Ni 52 43,0
    Родар 49.0
    Константан 50,8
    HPM 400 51,0
    Нержавеющая сталь 420 55,0
    Титан CP 56,0
    Нержавеющая сталь 410 57,0
    Молибденовый пермаллой 59,0
    Нержавеющая сталь 430 60.0
    HPM Ni 42 70,0
    Нержавеющая сталь 301 72,0
    Нержавеющая сталь 302/304/304L 72,0
    Нержавеющая сталь 305 74,0
    Нержавеющая сталь 316/316L 74,0
    HPM 455 79,0
    Нержавеющая сталь 17-4 PH (HT) 80.0
    HPM Ni 36 82,0
    Нержавеющая сталь 17-7 РН 83,0
    Хавар 92,0
    Точность C 102,0
    HPM 600 103,0
    HPM 80/20 A — 80/20 Алюминий 108,0
    HPM X 750 119.0
    HPM C-276 130,0
    Эваном ® R 133,0
    Эваном ® S 137,0
    Теплопроводность
    Теплопроводность описывает присущую металлу способность поддерживать поток тепловой энергии. Теплопроводность выражается в Вт/м•К (Ватт на метр-градус Кельвина).

    Преобразование в другие распространенные единицы теплопроводности:

    • 1 Вт/м·K = 0,5782 БТЕ • фут/ч • фут2-фут • °F
    • 1 Вт/м•К = 0,0024 кал/см·с. °С
    Рейтинг группы металлов, доступных в HPM, выглядит следующим образом:
    Металл/сплав Вт/м•K при комнатной температуре
    Медь 102 390,0
    Бериллиевая медь 25 105.0
    HPM Никель 270 79,0
    HPM Никель 201 74,0
    Фосфористая бронза A 69,2
    HPM Никель 200 67,0
    HPM Бериллий Никель 48,4
    Молибденовый пермаллой 34.6
    Cu Ni 715 29,4
    Нейзильбер 55-18 29,3
    Балко 28,9
    Нержавеющая сталь 430 26,1
    Нержавеющая сталь 410/420 24,9
    HPM 400 21,8
    Константан 21.2
    Шунт Манганин 19,8
    HPM 455 18,0
    Нержавеющая сталь 17-4 PH (HT) 17,9
    Родар 16,7
    Нержавеющая сталь 17-7 РН 16,7
    Нержавеющая сталь 301 16,3
    Нержавеющая сталь 302/304/304L 16.3
    Нержавеющая сталь 316/316L 16,3
    Нержавеющая сталь 305 16,2
    Титан CP 16,0
    HPM 80/20 A — 80/20 Алюминий 15,0
    HPM 600 14,8
    Evanohm ® Р/С 14,6
    HPM Ni 52 14.0
    Точность C 13,0
    Хавар 13,0
    HPM X 750 12,0
    HPM Ni 42 10,7
    HPM Ni 36 10,5
    HPM C-276 9,4

    Электропроводность металлов | Примеры и формулы электропроводности — видео и стенограмма урока

    Молния возникает, когда электричество проходит от облаков к земле

    Электроны могут перемещаться от одного атома к другому гораздо легче, чем протоны и нейтроны, но в некоторых материалах этот процесс происходит с небольшим сопротивлением, а в других материалах заставить двигаться электроны очень трудно.Материалы, в которых электроны могут легко перемещаться от одного атома к другому, известны как электрические проводники . Большинство металлов являются хорошими электрическими проводниками, поэтому большинство бытовых проводов и линий электропередачи изготовлены из таких металлов, как медь и алюминий. Электропроводность ({eq}\sigma {/eq}) материала является мерой его способности проводить электричество. Большинство металлов имеют высокую электропроводность, в то время как другие материалы, такие как пластик и стекло, имеют низкую электропроводность.

    Другой величиной, которая описывает, насколько хорошо материал проводит электричество, является его удельное сопротивление ({eq}\rho {/eq}). Удельное сопротивление является обратной величиной проводимости, поэтому материалы с высокой проводимостью будут иметь низкое удельное сопротивление, а материалы с низкой проводимостью будут иметь высокое удельное сопротивление.

    $$\rho =\frac{1}{\sigma } $$

    Удельное сопротивление измеряется в единицах {экв}\Омега \cdot м {/экв}, проводимость измеряется в единицах {экв}\ frac{S}{m} {/eq}, где S  — символ Сименса.{-1} {/экв}.

    Электрические проводники и изоляторы

    В то время как некоторые материалы, такие как металлы, являются хорошими проводниками электричества и обладают высокой электропроводностью, другие материалы, такие как пластик, стекло и воздух, имеют высокое удельное сопротивление и поэтому являются плохими проводниками. электричества. Эти материалы называются изоляторами . В изоляторе электроны не могут легко перемещаться от одного атома к другому, что очень затрудняет прохождение тока через изолятор.

    Из-за очень низкой проводимости изоляторы могут использоваться для предотвращения прохождения электричества. Например, металлические электрические провода обычно покрывают пластиковым изоляционным материалом, чтобы предотвратить выход электрического тока из провода и поражение электрическим током находящегося рядом человека. Изоляторы также используются на линиях электропередач, чтобы предотвратить попадание электричества в конструкции, поддерживающие линии.

    Изоляторы, как и диск, поддерживающий линию электропередач, имеют низкую электропроводность, что означает, что они плохо пропускают электричество.

    Электропроводность некоторых обычных проводников и изоляторов указана в таблице ниже. Обратите внимание, что проводимость проводников намного выше, чем у изоляторов.

    Материал Изолятор или проводник? Проводимость Удельное сопротивление
    Медь Проводник 5.96×107 1.68×10-8
    Алюминий Проводник 3,50×107 2.82×10-8
    Серебро Проводник 6.30×107 1,59×10-8
    Золото Проводник 4.10×107 2.44×10-8
    Резина Изолятор ~10-14 ~1013
    Стекло Изолятор ~10-13 ~1012
    Воздух Изолятор ~10-15 ~1014

    Применение и использование электрических проводников

    Электрические проводники могут использоваться для передачи электричества.Например, линии электропередач большой протяженности построены из металлов, которые являются прекрасными проводниками электричества. Высокая проводимость этих материалов позволяет передавать электричество на большие расстояния без больших потерь энергии. Проводящие металлические провода также используются для передачи электрического тока внутри зданий и даже внутри таких устройств, как компьютеры и телефоны.

    Эти металлические линии электропередач обладают высокой электропроводностью, поэтому они могут передавать электричество на большие расстояния с небольшими потерями энергии.

    Формулы электропроводности

    Сопротивление провода можно рассчитать, используя удельное сопротивление или проводимость материала. Площадь поперечного сечения ( А ) и длина ( l ) провода также влияют на его общее сопротивление. Сопротивление можно рассчитать по следующей формуле сопротивления и электропроводности:

    $$R=\frac{l}{\sigma A}=\frac{\rho L}{A} $$

    В качестве примера того, как чтобы использовать эту формулу, давайте рассчитаем сопротивление 0.{-5}\; \Omega $$

    Краткий обзор урока

    Электрический ток существует, когда электроны перемещаются в материале от атома к атому. В некоторых материалах электроны могут относительно легко перемещаться от одного атома к другому, в то время как в других материалах заставить электроны двигаться очень трудно. Материалы, в которых электроны могут легко перемещаться от одного атома к другому, известны как электрические проводники , а материалы, в которых электроны не могут легко перемещаться, называются электрическими изоляторами .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.