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

Содержание

Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы

Электронику часто называют наукой о контактах. Многие знают, что нельзя скручивать между собой медный и алюминиевый провода. Медная шина заземления или латунная стойка для платы плохо сочетаются с оцинкованными винтиками, купленными в ближайшем строительном супермаркете. Почему? Коррозия может уничтожить электрический контакт, и прибор перестанет работать. Если это защитное заземление корпуса, то прибор продолжит работу, но будет небезопасен. Голая алюминиевая деталь вообще может постепенно превратиться в прах, если к ней приложить даже низковольтное напряжение.

Доступные нам металлы не ограничиваются только медью и алюминием, существуют различные стали, олово, цинк, никель, хром, а также их сплавы. И далеко не все они сочетаются между собой даже в комнатных условиях, не говоря уже о жёстких атмосферных или морской воде.

В советских ГОСТах было написано почти всё о допустимых контактах металлов, но если изучение чёрно-белых таблиц из 1000 ячеек мелким шрифтом утомляет, то правильный ответ на «медный» вопрос — нержавейка, либо никелированная сталь, из которой, кстати, и сделан почти весь «компьютерный» крепёж. В эпоху чёрно-белого телевидения были другие понятия об удобстве интерфейса, поэтому для уважаемых читателей (и для себя заодно) автор приготовил цветную шпаргалку.

И, раз уж зашла речь о металлообработке, заодно автор привёл таблицу с популярными в электронике резьбами и соответствующими свёрлами, отобрав из объёмных источников наиболее релевантное по тематике портала. Не все же здесь слесари и металлурги, экономьте своё время.

Преамбула

Да, в век 3D-печати популярность напильника с лобзиком несколько потускнела. Но

клетка Фарадея

для

РЭА

по-прежнему является преимуществом, не забываем и про защитное заземление. Да, для печати корпусов РЭА уже доступен

электропроводный (conductive) ABS-пластик

, но судя по

источнику

, его удельное сопротивление примерно в миллион раз больше меди. Дескать, пыль уже не липнет, но для заземления всё равно многовато. Напечатать же стальные детали корпуса ПК в домашних условиях пока никак невозможно, да мы и алюминий-то с оловом никак не освоим…

Что же делать? Нашему брату приходится действовать методом Микеланджело, используя для творчества вместо каменной глыбы купленные в DIY-магазине заготовки, либо вообще старые корпуса ПК. Работая как-то с корпусом от старого сервера IBM из шикарной миллиметровой стали, автор впал в ступор, потому что имеющаяся резьба была крупнее М3, но мельче #6-32 (позже выяснилось, что это М3,5). Зачем вообще понадобилось в 2003-м году использовать метизы М3,5, останется загадкой, но о существовании дробной метрической резьбы автор даже не подозревал.

UPD
Для моддеров, кстати, рынок предлагает новые, удобные инструменты арсенала домашней мастерской, и про один из них (осциллорез) я рассказываю в отдельной публикации. Арсенал принадлежностей прекрасно дополнит более привычные циркулярные мини-пилы (aka «дремели»), а отсутствие эффекта «запрессовки зубьев» упростит обработку вязких металлов типа меди и алюминия. Инструмент лёгкий, не такой неуклюжий и опасный, как «болгарка». Можно пилить металл практически на уровне носа и без риска получить рубящий удар от заклинившего или осколок от «взорвавшегося» диска. А так бывает в красочно описанных уважаемыми читателями случаях с УШМ: 300-граммовый блин «болгарки» делает 200 оборотов в секунду, потребляя до 2кВт электричества, и требует чуть ли не костюм сапёра.

Работающий же осциллорез травматологи упирают себе пильной стороной прямо в ладонь, чтобы успокоить пришедшего на снятие гипсовой повязки пациента… Впрочем, вернёмся к нашим металлам.

Допустимые и недопустимые контакты металлов по ГОСТ 9.005-72

DISCLAIMER:

Предоставляется «как есть». Если уважаемый читатель занимается моделизмом, автомобилизмом или робототехникой, в ГОСТе также приведены: Таблица №2 для

жестких и очень жестких

атмосферных условий, Таблица №3 для контактов, находящихся

в морской воде

. Ниже я предлагаю выдержку из Таблицы №1 для

средних атмосферных

(т.е. комнатных) условий. Буква «А» означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях», подробности в самом ГОСТе.

Кликабельно (спасибо, НЛО):

UPD:
Ещё цветные шпаргалки (благодарю greatvovan):
для средних атмосферных условий
для жестких и очень жестких атмосферных условий

Пара слов о металлах

Металлурги, поправляйте, если что не так.

Коррозия очень объёмная и сложная тема, и я не претендую на полноту её освещения. Я лишь даю выборочные зарисовки, чтобы сформировать у читателя нужные ассоциативные ряды.

Оцинковка

Оцинкованная сталь — основная рабочая лошадка народного хозяйства. В виде различных метизов «оцинковка» встречается в магазинах стройматериалов гораздо больше, чем, например, «премиумная» нержавейка. Фабричные корпуса ПК, технологические ящички и шкафчики для оборудования чаще всего выполнены из оцинкованной холоднокатанной стали толщиной порядка 1мм (чем дешевле корпус, тем тоньше лист). «Оцинковка» достаточно прочна и хорошо проводит ток, в промышленности требуется заземление. Если разрезать корпус, то под слоем краски какого-нибудь унылого RAL7035 будет тончайшее цинковое покрытие, а под ним, скорее всего, та самая углеродистая холоднокатанная сталь. Лично у меня нет причин не доверять ГОСТ 9.005-72, поэтому после колхозинга фабричных изделий вообще не рекомендую делать электрический контакт на месте среза стали, лучше постарайтесь сберечь цинковое покрытие.

А порезы и шрамы можно закрасить из балончика того же унылого RAL7035 (только заплати €10 и попробуй его найти ещё). Я пользовался автомобильной эмалью нейтрального белого или чёрного цвета (флакончик с кисточной, €2 в любом автомагазине).


Алюминий

Алюминий и его сплавы бывают анодированные (с защитным слоем) и обычные (неанодированные). Алюминий легко обрабатывать в домашних условиях, но помните о коррозии. Не используйте голый алюминий в качестве проводника даже с низковольтным напряжением, иначе ток медленно обратит деталь в прах. Обработанным в мастерской алюминиевым и дюралюминиевым деталям показана полная

эквипотенциальность

(наведённые полями токи вроде бы по фиг, заземлять тоже можно). Алюминий совместим с цинковым покрытием, но для контакта с медью, «голой» или никелированной сталью требуется оловянная «прокладка». Ограниченно допустим контакт алюминия с нержавейкой в атмосферных условиях. Для простоты можно принять, что при контакте с другими металлами и покрытиями алюминий будет корродировать сам по себе, без помощи внешнего электричества.

Витая пара из омедненного алюминия (Copper Clad/Coated Aluminium, CCA) — это отдельная история, в домашних условиях кабель всё равно не производится.


Медь

Медь мягкая и довольно неаппетитно окисляется на воздухе, поэтому изделия из меди заключают в герметичную оболочку или лакируют. Латунные бляхи солдатских ремней и стойки для электронных печатных плат лучше сопротивляются окислению и выглядят аппетитнее позеленевшей меди, особенно если их периодически полировать (я про бляхи, конечно). При этом ни медь, ни её сплав с цинком (латунь) «не дружат» с чистым цинком и его покрытиями. Зато медь совмещается с хромом, никелем и нержавейкой. А если вы держите в руках какую-нибудь клемму, то она наверняка из лужёной (покрытой оловом) меди.


Олово

Олово мягкое, но зато стойкое к коррозии (в комнатных условиях) и электрически совместимое почти со всеми, кроме чугуна, низколегированных и углеродистых сталей, магния. Не стоит паять оловом и бериллий, будьте внимательны при сборке домашнего ядерного реактора.

Олово используют, чтобы из недопустимого электрического контакта получить допустимый, т.е. в качестве «прокладки». Клеммы из лужёной меди — отличный пример.
UPD:
На холод изделие выносить нельзя, а при минусовых температурах лучше не эксплуатировать вообще.


Никель

Никелем покрыты блестящие «компьютерные» винтики. Такое покрытие совместимо с медью и бронзой, латунью, оловом, хромом и нержавеющей сталью. Никель несовместим с цинком и алюминием (для алюминия лучше контакт с нержавеющей сталью, см. ниже).


Нержавейка

Нержавеющая сталь — королева металлов сталей: прочная, пластичная, стойкая к коррозии, электропроводная, круто выглядит. Слишком тугая, чтобы резать и гнуть её дома в промышленных масштабах. Хромистые и хромисто-никелевые нержавейки электрически плохо совместимы с цинком и «голой» сталью, зато дают надёжный контакт с медью без помощи олова. Алюминий, а также азотированная, оксидированная и фосфатированная низколегированная сталь ограниченно совместимы при стандартных атмосферных условиях.

Нержавейка марки А2 не «магнитится», но существуют и нержавеющие стали с магнитными свойствами. Магнитные свойства не влияют на коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Пара слов про case modding

Если вы занимались сборкой ПК, то наверняка знаете, что болтики для монтажа приводов CD/DVD, «ноутбучных» дисков 2.5″ и флоппи-дисководов (ха-ха) используют метрическую резьбу M3. В корпусах ПК и жёстких дисках 3.5″ используется более грубая дюймовая резьба #6-32 UNC. Почему? Мягкий металл любит более грубую резьбу, к тому же адепты дюймовой системы пока лидируют на рынке технологий. Стойка 19″ использует (вы не поверите) дюймы в качестве основной меры, однако для монтажа оборудования я встречал только оцинкованные клетевые шайбы и винты с метрической резьбой М6. Дюймово-метрический дуализм в технологиях…

Обустройство своей инженерной кухни я начал с того, что купил защитные очки, набор качественных свёрл по металлу, небольшой вороток и метчики на резьбы M3 и #6-32 UNC, а заодно M4 и M6.

Плашки не понадобились.

Популярые виды резьбы, используемой в компьютерной технике
ГОСТ 19257-73 рекомендует использовать следующие диаметры свёрл для металлов. Наверное, стоит учитывать и количество метчиков в наборе: чем твёрже материал, тем больше необходимость в «предварительных» метчиках. У меня их по три штуки, два «грубых» и один «финишный». А как правильно, кстати?

UPD
А как правильно — читайте комментарии, на публикацию-таки зашли мастера слесарного дела, только я не успел отсортировать всю информацию. Пользователь golf2109 любезно принёс сюда прямо из мастерской два правых столбца таблицы для обозначения того, как мягкость (вязкость) металла влияет на диаметр отверстия под резьбу, благодарю за поддержку.

Диаметр резьбы Стандартный шаг, мм Диаметр сверла, мм
ГОСТ Fe Al
M2 0. 4 1,6 1.5* (-0.1)
M2,5 0.45 2.0 1.8* (-0.2)
M3 0.5 2.5 2.3 (-0.2)
M3.5 0.6 2.9 2.7* (-0.2)
M4 0.7 3.3 3.2 3.0 (-0.3)
M5 0.8 4.2 3.9 (-0.3)
M6 1.0 5.0 4.9 4.6 (-0.4)
M8 1.25 6.8 6.7 6.3 (-0.5)
M10 1.5 8.5 8.0 (-0.5)
#6-32 UNC 0.794 2.85 2.7* 2.5* (-0.35)

* Я рискнул прикинуть калибры двух дополнительных свёрл для стали и алюминия там, где по ним у меня нет данных в источниках. Обратите внимание, резьба #6-32 UNC по наружному диаметру находится между M3 и M4, а по шагу резьбы вообще ближе к M5.

UPD
Если сверлите что-то толще миллиметрового листа, читайте спойлер про СОЖ.

про СОЖ

Довольно большое значение и при сверлении, и при нарезании резьб имеет смазка и охлаждение обрабатываемых деталей и инструмента. Настоятельно рекомендую при подаче сверла не спешить и пользоваться техническими жидкостями. Режущая кромка сверла легко перегревается от сухой детали, и получается металлический отпуск. Поверьте, такой отпуск не нужен: он вызывает необратимые изменения в структуре металла и деградацию его прочностных свойств (сверло тупится гораздо быстрее, чем должно). Что делать? Вот несколько советов, которые автор встречал в разных местах.
Не сверлите большим сверлом сразу, разбейте операции примерно по 3мм: т.е. отверстие 10мм сперва проходим 3мм, потом 6мм.
Хорошенько отметьте отверстие керном. Одолжите у ребёнка пластилин, сделайте бортик вокруг планируемого отверстия так, чтобы получился мини-бассейн размером с монету. Если под рукой нет *вообще ничего*, хорошенько смешайте ложку подсолнечного масла с ложкой жидкого мыла и налейте в этот мини-бассейн, хуже не будет. Но если нужно просверлить насквозь, скажем, гирю 16кг, погуглите книгу народных рецептов «сож своими руками». Желаю всем начинающим удачной пенетрации: как говорится, берегите ваши свёрла-метчики смолоду, ведь их ждут новые идеи и интересные изобретения!

На известной китайской площадке можно приобрести «пальцевые» винтики (thumb screw), причём и на #6-32, и на M3. Материал и цвет разный.

Источники

» ГОСТ 9.005-72. Единая система защиты от коррозии и старения. Машины, приборы и другие технические изделия. Допустимые и недопустимые контакты металлов. Общие требования.
» ГОСТ 19257-73. Отверстия под нарезание метрической резьбы. Диаметры.
» Unified Coarse Thread ANSI B1. 1 (резьбы UNC ANSI B1.1).

Обычно используемые проводниковые материалы, типы проводников

Наиболее распространенными проводящими материалами для электрических линий являются медь, алюминий, стальной корпус из алюминия,  оцинкованная сталь и кадмиевая медь. Выбор конкретного материала будет зависеть от стоимости, требуемых электрических и механических свойств и  местных условий. Все проводники, используемые для воздушных линий, предпочтительно скручены, чтобы повысить гибкость. В многожильных проводниках  обычно имеется один центральный провод и вокруг этого, последовательные слои проводов, содержащие провода 6, 12, 18, 24 ……. Таким образом,  если имеется n слоев, общее количество отдельных проводов составляет 3n (n + 1) + 1. При изготовлении многожильных проводников последовательные  слои проводов скручены или спирально в противоположных направлениях, так что слои связаны друг с другом.

1. ТИПЫ ПРОВОДНИКОВ

1. Медь

Медь является идеальным материалом для воздушных линий из-за его высокой электропроводности и большей прочности на растяжение. Она всегда  используется в жесткой форме как многожильный проводник. Хотя жесткий рисунок слегка уменьшает электропроводность, она значительно увеличивает  прочность на растяжение. Медь имеет высокую плотность тока, т.е.. текущая пропускная способность меди на единицу площади X-области достаточно  велика. Это приводит к двум преимуществам. Во-первых, требуется меньшая площадь сечения X-проводника, а во-вторых, площадь, предлагаемая  проводником для ветровых нагрузок, уменьшается. Кроме того, этот металл является довольно однородным, долговечным и имеет высокую стоимость лома.  Вряд ли есть сомнения, что медь является идеальным материалом для передачи и распределения электроэнергии. Однако из-за более высокой стоимости и  отсутствия доступности она редко используется для этих целей. В настоящее время тенденция заключается в использовании алюминия вместо меди.

2. Алюминий

Алюминий дешевый и легкий по сравнению с медью, но имеет гораздо меньшую проводимость и прочность на растяжение. Ниже приведено сравнительное  сравнение двух материалов:

  • (Проводимость алюминия составляет 60% от содержания меди. Меньшая проводимость алюминия означает, что для любой конкретной эффективности  передачи площадь X-сечения проводника должна быть больше в алюминии, чем в меди. При таком же сопротивлении диаметр алюминиевого проводника  примерно в 1,26 раза превышает диаметр медного проводника. Увеличенное X-образное сечение алюминия обеспечивает большую поверхность для  давления ветра, и поэтому опорные башни должны быть спроектированы для большей поперечной прочности. Это часто требует использования более  высоких башен вследствие большего провисания.
  • Удельный вес алюминия (2,71 г / см 3) ниже, чем удельный вес меди (8,9 г / см 3). Поэтому алюминиевый проводник имеет почти половину  веса эквивалентного медного проводника. По этой причине несущие конструкции для алюминия не должны быть настолько прочными, как несущие медные  проводники.
  • Алюминиевый проводник является легким, подвержен большим колебаниям и, следовательно, требуется больше поперечных рычагов.
  • Из-за более низкой прочности на разрыв и более высокого коэффициента линейного расширения алюминия провисание больше в алюминиевых  проводниках. Учитывая комбинированные свойства стоимости, проводимости, прочности на растяжение, массы и т. д., алюминий имеет преимущество над  медью. Поэтому он широко используется в качестве материала проводника. Особенно выгодно использовать алюминий для передачи большого тока,  где размер проводника большой, а его стоимость составляет значительную долю от общей стоимости полной установки.

3. Стальной корпус из алюминия

Из-за низкой прочности на растяжение алюминиевые проводники дают большое провисание. Это запрещает их использование для больших пролетов и делает  их непригодными для передачи на большие расстояния. Чтобы увеличить прочность на растяжение, алюминиевый проводник армирован сердечником из  оцинкованной стальной проволоки. Полученный композитный проводник известен как алюминий из стали и сокращенно ACSR (усиленная алюминиевая  проводящая сталь).

Стальной алюминиевый проводник состоит из центрального сердечника из оцинкованной стальной проволоки, окруженной множеством алюминиевых нитей.  Обычно диаметр обеих стальных и алюминиевых проволок одинаковый. Х-секция двух металлов обычно находится в соотношении 1: 6, но может быть  изменена до 1: 4, чтобы получить большую прочность проводника. На рис. показан стальной алюминиевый провод, имеющий одну стальную проволоку,  окруженную шестью проводами из алюминия. Результатом этого композитного проводника является то, что стальной сердечник занимает больший процент  механической прочности, в то время как алюминиевые нити несут основную часть тока. Стальные алюминиевые проводники имеют следующие

Преимущества:

  • Армирование со сталью увеличивает прочность на разрыв, но в то же время сохраняет составной проводник. Таким образом, алюминиевые  проводники из стальной породы будут производить меньший прогиб, и, следовательно, могут использоваться более длинные пролеты.
  • Из-за меньшего провисания с алюминиевыми проводниками из стального сердечника можно использовать башни меньшей высоты.

 

4. Оцинкованная сталь

Сталь имеет очень высокую прочность на растяжение. Поэтому оцинкованные стальные проводники могут использоваться для чрезвычайно длинных  пролетов или для коротких участков, подверженных аномально высоким напряжениям из-за климатических условий. Они были признаны очень подходящими  в сельских районах, где основное внимание уделяется дешевизне. Из-за плохой проводимости и высокой стойкости стали такие проводники не подходят  для передачи большой мощности на большие расстояния. Однако они могут быть использованы для передачи небольшой мощности на небольшом расстоянии,  где размер медного проводника, желательный по экономическим соображениям, будет слишком мал и, следовательно, непригоден для использования из-за  плохой механической прочности.

5. Кадмиевая медь

В настоящее время проводящий материал используется в некоторых случаях из меди, легированного кадмием. Добавление 1% или 2% кадмия к меди  увеличивает прочность на растяжение примерно на 50%, а проводимость снижается только на 15% ниже, чем у чистой меди. Поэтому медный проводник  из кадмия может быть полезен для исключительно длинных пролетов. Однако из-за высокой стоимости кадмия такие проводники будут экономичными только  для линий с небольшим X-образным сечением, т. е. где стоимость материала проводника сравнительно мала по сравнению со стоимостью опор.

Тепловые свойства меди

Характерной особенностью меди является ее высокая теплопроводность, в 6 раз большая, чем у железа, и более высокая, чем у железа, механическая стойкость при низких температурах.
Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м*К) – выше только у серебра. Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса алюминия, железа, кислорода, мышьяка, сурьмы, серы, селеа, фосфора.
Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена, особенно труб, листовой меди и медной проволоки. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева. 
Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.
Тепловое расширение меди (при 20 — 100 град. C) — 0,0168 мм / м / ºC.
Чистая медь и ее сплавы не являются жаростойкими материалами, однако, в некоторых случаях они применяются при повышенных температурах, когда от конструкции требуется повышенная электропроводность или теплопроводность. Используется медь с низким содержанием кислорода (<<0,04 %). Когда требуется прочность изделия, то вводится мышьяк (0,4 %). Добавки Сё (1,0 %), Сг (0,3 %) и Ag (0,1 %) также улучшают механические свойства меди при повышенных температурах, причем электропроводность при этом остается практически без изменения.
У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.
Медь, помимо широкого применения в технике по причине ее высокой электропроводности, используется в химическом машиностроении в качестве конструкционного материала для изготовления разнообразной химической аппаратуры и, в особенности, теплообменной аппаратуры (выпарные аппараты, теплообменники, конденсаторы, испарители, змеевики). Объясняется это высокой теплопроводностью меди и ее сплавов, их благоприятными физико-механическими свойствами при достаточно высокой.
Существует несколько марок меди, теплопроводность которых при низких температурах может быть весьма различной в зависимости от количества и характера примесей.

Температура плавления меди 1083,85 C (1357.77 ± 0.20·K).

 Принятые значения термодинамических величин для меди и ее соединений в кристаллической и жидкой фазах.

Вещество

Состояние

H°(298.15K)-H°(0)

S°(298.15K)

Cp°(298.15K)

Коэффициенты в уравнении для Cp°(T)а

Интервал температур

Ttr или Tm

DtrHили DmH

   

кДж×моль‑1

Дж×K‑1×моль‑1

a

b×103

c×105

K

кДж×моль‑1

                     

Cu

к, куб.

5.004

33.15

24.44

22.287

12.923

0.587б

298.15-1357.77

1357.77

13.14

 

ж

32.8

1357.77-4500

CuO

к,монокл.

7.11

42.74

42.30

48. 589

7.201

7.499

298.15-1500

1500

49

 

ж

67

1500-4000

Cu2O

к, куб.

12.6

92.55

62.60

64.553

17.578

6.395

298.15-1517

1517

65. 6

 

ж

100

1517-4000

Cu(OH)2

к, ромб.

12.45

80.50

78,0

95.784

11.521

18.862

298.15-322

322

0.456

 

к, ромб.

95. 784

11.521

18.862

322-1000

CuF

к, куб.

9.5

65

52.0

55.024

9.137

5.110

298.15-1300

 

к, куб.

66.6

1300-2000

CuF2

кII,монокл.

12.15

77.8

65.815

73.100

21.277

12.115

298.15-1065

1065

3

 

кI, куб.

90

1065-1109

1109

55

 

ж

100

1109-3000

CuCl

кII, куб.

11.4

87.74

52.55

38.206

38.315

-2.596

298.15-685

685

6.5

 

кI, гекс.

79

685-696

696

7.08

 

ж

29.319

14. 818

-116.637

696-1200

 

ж

49.200

5.000

1200-3000

CuCl2

кII,монокл.

14.983

108.07

71.88

78.888

5.732

7.749

298.15-675

675

0.7

 

кI, куб.

82.4

675-871

871

15

 

ж

100

871-2000

CuBr

кIII, куб.

12.104

96.1

54.90

-324.417

2241.940

-38.227б

298.15-657

657

4.6

 

кII, гекс.

93.175

-27.924

657-741

741

2.15

 

кI, куб.

83

741-759

759

5.1

 

ж

38.365

7.807

-115.447

759-1200

 

ж

49.750

5.000

1200-2000

CuBr2

к,монокл.

15.5

135

75.0

81.117

4.547

6.643

298.15-2000

CuI

кIII, куб.

12.1

96.1

54.0

381.138

-1139.67

77.215б

298.15-643

643

3.1

 

кII, гекс.

-85.852

339.060

643-679

679

2.7

 

кI, куб.

116.854

-62.123

679-868

868

7.93

 

ж

55.205

-2.435

-105.925

868-1400

 

ж

50.20

5.0

1400-2000

CuI2

к

16

153

76

70.053

19.947

298.15-1000

CuS

к, гекс.

9.44

67.27

47.31

43.675

20.127

2.103

298.15-2000

Cu2S

кIII,монокл.

15.8

116.22

76.86

17.070

163.596

-9.791

298.15-376

376

3.79

 

кII, гекс.

-1831.18

7221.15

-537.89б

376-710

710

1.19

 

кI, куб.

53.634

20.768

-81.748

710-1400

1400

12.8

 

ж

90

1400-3000

CuSO4

к, ромб.

16.86

109.2

98.87

89.674

106.341

17.016б

298.15-1100

 

ж

159.4

1100-2000

 

aCp°(T)=bT — cT-2 + dT2 + eT3 (вДж×K‑1×моль‑1)

Cu:  бd=-13.927×10-6  e=7.476. 10-9

CuBr:  б d=-4815.530×10-6,  e=3620.190. 10-9

CuI:  б d=1119.510.10-6

Cu2S:  б d=-10044.20×10-6,  e=4895.09.10-9

CuSO4:  б d=-37.887.10-6

Что такое медная сталь?

Сталь с медным покрытием (CCS) — это результат, когда стальная проволока металлически соединяется с медным покрытием для создания проволоки с механической прочностью стали и коррозионно-стойкой и проводящей природой меди. CCS изготавливается почти исключительно в виде проводов, и эти провода — в результате эффективности покрытой медью стали — встречаются в телефонных кабелях, проводах заземления и силовых установках. Большинство проводов CCS имеют проводимость от 20 до 40 процентов, в зависимости от потребностей проекта. Считается, что оба металла состоят в браке, что означает невозможность отделения меди от стали, поэтому CCS устойчив к кражам.

Металлические провода необходимы для многих электрических применений, таких как заземление и силовые установки. Металл в этих проводах должен быть прочным, чтобы противостоять атмосферным воздействиям и оставаться долговечным, несмотря на высокую интенсивность использования. Он также должен быть проводящим, чтобы электричество могло свободно течь через металл и достигать его назначения. Сталь высокопрочная, но имеет низкую проводимость, а медь — наоборот. Объединив эти две пары, покрытая медью сталь способна выполнять обе функции, используя преимущества каждого металла.

Конструкция из покрытой медью стали довольно проста. Во-первых, производится неизолированная стальная проволока — обычно с низким содержанием углерода, чтобы сохранить ковкость стали. После изготовления стальной проволоки медь расплавляется и используется для покрытия проволоки, связывая два металла. Узы настолько сильны, что их называют браком, потому что металлы невозможно отделить.

Преимущества, связанные с использованием покрытой медью стали, различны. Содержание стали означает, что провода CCS имеют высокую механическую прочность и прочность на растяжение, а усталость материала от использования незначительна. Медь делает сталь, а вся проволока устойчивой к коррозии, поэтому проволока может прослужить гораздо дольше, даже если она постоянно используется. Медь также очень проводящая, а это означает, что электричество может легко течь через провод. Большинство компаний, производящих провода CCS, используют медь с проводимостью от 20 до 40 процентов, что делает ее универсальной.

Одним из интересных преимуществ использования стали с медным покрытием является то, что проволока противостоит краже. Хотя медь не самый ценный металл, медная проволока часто крадется, поэтому воры могут продать медь и получить небольшую прибыль. Если предмет использует медь, связанную с другим металлом, то эти воры используют кислоты для отделения меди. Сталь с медной оболочкой не может быть отделена, не оставляя причин для ее кражи, потому что сама проволока имеет очень небольшую денежную стоимость.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Электропроводность металлическая — Справочник химика 21

    В зоне проводимости, образованной за счет взаимодействия Зз-орбиталей, N атомов натрия образуют такое же число энергетических уровней. Так как у каждого атома натрия имеется лишь по одному валентному электрону, при низких температурах в зоне проводимости будет заполнена только половина уровней. Большое число незанятых энергетических уровней в зоне приводит к высокой подвижности электронов и обеспечивает высокую электропроводность металлического натрия. Аналогичное строение зоны проводимости [c.83]
    Отношение L/S наиболее просто определяется в том случае, если проводник имеет строго определенную геометрическую форму, которой ограничиваются силовые линии тока, проходя-ш,его через проводник, это наблюдается, например, при измерении электропроводности металлических проводников. [c.105]

    Обычная форма висмута обладает некоторыми интересными особенностями. Как видно из рис. 1Х-56, электропроводность металлического В1 резко изменяется в момент плавления (теплота плавления 2,6 ккал/г-атом). Объем висмута при плавлении заметно уменьшается, т. е. он (подобно воде) ведет себя в этом отношении аномально. [c.468]

    Электропроводность металлических проводников обусловлена наличием в их кристаллических решетках свободных и слабо связанных электронов электронная проводимость). [c.256]

    Вызывает интерес электропроводность металлического натрия в жидком аммиаке. Нейтральные атомы натрия диссоциируют на положительные ионы Ыа+ и электроны. [c.347]

    Причастность ртути к славному клану металлов долгое время была под сомнением. Даже Ломоносов колебался, можно ли считать ртуть металлом, несмотря на то, что и в жидком состоянии она обладает почти полным комплексом металлических свойств тепло- и электропроводностью, металлическим блеском и так далее. При охлаждении ртути до — 39° С становится совсем очевидным, что она — одно из светлых тел, которые ковать можно . [c.241]

    Следует иметь в виду, что магнитная восприимчивость и электропроводность. характеризуют свойства объемной кристаллической решетки твердого тела. Поэтому при малой относительной доле поверхности изменения свойств последней в результате адсорбции могут не оказывать заметного влияния на указанные величины. При изучении адсорбции на тонких пленках такие изменения становятся заметными. Влияние адсорбции различных веществ на изменение электропроводности металлических пленок наблюдалось в ряде работ, например [80, 109, 206, 208, 226—228, 324, 325, 1293, 1300, 1031], причем, по изложенным выше причинам, корреляция этих изменений с изменениями величин ф не всегда имела место [206]. [c.60]

    Анизотропны и некоторые химические характеристики, напр, скорость окисления и травления. В технике используют материалы (напр., железобетон, волокнистые и слоистые композиционные материалы), в к-рых А. создается искусственно с целью улучшения их эксплуатационных св-в. К этому прибегают и для создания св-в, получить к-рые в обычных материалах (нанр., электропроводных) не удается. А. мех. св-в контролируют испытанием на растяжение образцов материала в трех или в шести направлениях с последующим расчетом св-в в любом направлении. А. постоянных упругости контролируют неразрушающим ультразвуковым методом, А. электропроводности металлических материалов — неразрушающим методом вихревых токов. Последним методом можно контролировать и А. прочности изделий из термически упрочняемых алюминиевых сплавов. [c.81]


    Снижение выхода водорода по току и соответствующее загрязнение кислорода водородом может происходить при металлизации диафрагмы. Если слой металлической губки на катоде становится настолько толстым, что достигает диафрагмы и проникает через нее, то на поверхности губки, проникающей через диафрагму в анодное пространство, выделяется водород. Обычно оба процесса — металлизация диафрагмы и образование электропроводных металлических мостиков между рамой и катодом протекают одновременно и сопровождают друг друга. При вскрывании ячейки электролизера металлизация диафрагмы легко обнаруживается по черному осадку губчатого железа на ее стороне, обращенной к аноду. [c.73]

    Зурманом [62—65 были разработаны методы измерения электропроводности тонких металлических пленок во время хемосорбции ряда простых адсорбатов, в том числе воды. Электропроводность металлической пленки будет изменяться во время акта хемосорбции или десорбции, если электроны молекул адсорбата принимают участие в электронной проводимости самого металла или электроны проводимости металла входят в состав электронных оболочек молекул адсорбата. [c.160]

    Возникновение комплекса (МОН) аде сопровождается переходом электрона в металл и увеличением электропроводности металлической пленки (рис. 4). [c.168]

    В более концентрированных растворах сольватированные ионы металла оказываются связанными в кластеры, а в области концентраций, больших 1 моль, растворы по свойствам приближаются к металлам. В последнем случае аммонизированные ионы металла удерживаются морем электронов , аналогично тому, что, имеет место в металле. Электропроводность растворов в аммиаке аномально большая при всех концентрациях, но особенно велика она в области больших концентраций и приближается к электропроводности металлического проводника. С позиций окислительно-510 [c.510]

    В заключение отметим, что случай минимума кривой электропроводности был установлен также при изучении электропроводности металлического натрия в жидком аммиаке. [c.176]

    Для электролитов характерна высокая электропроводность. Если постоянное электрическое напряжение подвести при помощи металлических проводников (электродов) к электролиту, то наблюдается прохождение тока через раствор это явление непременно сопровождается химическими реакциями окисления и восстановления, протекающими на электродах. В этом заключается характерное отличие электропроводности электролитов от электропроводности металлических проводников. Электрический ток, протекая по металлу, не вызывает химических изменений в проводнике, по которому течет ток, только выделяется тепло. В электролитах же имеют место и выделение тепла и химические реакции на электродах. Без химических реакций прохождение постоянного тока через электролит невозможно. [c.26]

    Дополнительная информация о характере химической связи в бинарном металлическом сплаве может быть получена при исследовании явлений, имеющих место при прохождении постоянного тока. Например, если пропускать постоянный ток через жидкий сплав В —Сё, то через некоторое время катодное пространство обогащается кадмием, а анодное — висмутом. Следовательно, поведение сплава В1С(1 весьма приближенно напоминает поведение бинарной соли. Иногда ценные сведения о превращениях в металлических системах могут быть получены на основании измерения электропроводности металлических систем. [c.147]

    Основные свойства нитридов, обусловливающие их применение в технике, — высокая температура плавления, способность их переходить в сверхпроводящее состояние, высокая электропроводность металлического типа, высокая твердость. [c.119]

    Электропроводность металлических порошков определяется степенью их чистоты. От жировых загрязнений порошки очищают с помощью органических растворителей четыреххлористого углерода, трихлорэтилена, сероуглерода и др. Для улучшения электропроводности с поверхности металлического порошка необходимо также удалить (путем восстановления) окисную пленку. Подготовленный таким образом порошок предохраняют от загрязнения и окисления. [c.141]

    По сравнению с белым фосфором сопротивление черного фосфора чрезвычайно мало оно меньше в 10 раз, если сопоставлять эти модификации при атмосферном давлении. При повышении давления сопротивление черного фосфора непрерывно уменьшается и, как указано выше, при определенном давлении появляется электропроводность металлического характера. Это свидетельствует о том, что часть электронов в кристалле фосфора становится свободной, как в металлах. [c.375]

    Специфическими свойствами металла являются большие теплопроводность и электропроводность, металлический блеск, непрозрачность для всех длин волн видимого света и наличие плотнейших упаковок. Теории строения металлов в первую очередь должны удовлетворительно объяснить эти свойства. Ранние теории объясняли высокую электропроводность металла, опираясь на модель, в которой свободные электроны движутся в правильной сетке из положительных металлических ионов. Электроны рассматривали движущимися свободно по законам классической статистики наподобие молекул газа и устойчивость металла считали следствием сил притяжения между положительными ионами и электронным газом. Это представление впервые было предложено Друде и впоследствии расширено Лоренцом. Этой теории сопутствовал успех, но она не могла объяснить даже качественно полу-проводимость и удельную теплоемкость. [c.278]


    Рассмотрим движение жидкой металлической частицы в растворе под действием приложенного электрического поля. По сравнению с электропроводностью раствора электропроводность металлической частицы можно считать бесконечно большой [21]. [c.492]

    Интересно вычислить поверхностную электропроводность металлической капли и сравнить ее с поверхностной электропроводностью твердой частицы, совершающей электрофоретическое движение. [c.501]

    Характерное свойство металлов — это их способность давать друг с другом и с неметаллами сплавы. Металлическими сплавами называются системы, состоящие из двух или нескольких металлов, а также системы из металлов и неметаллов, обладающие свойствами, присущими металлам, в частности высокой теплопроводностью и электропроводностью. Металлические сплавы широко применяют в практической жизни, так как многие из них обладают более ценными физическими и химическими свойствами, чем те металлы, из которых они получены. Так, дюралюминий обладает большей прочностью, чем алюминий — основной металл в этом сплаве. [c.377]

    Различают электропроводность металлическую, вызванную движением в твердом теле свободных электронов, и ионную, как следствие перемещения ионов под действием электрического поля. [c.25]

    Этой особенностью строения металлов объясняются такие свойства их, как высокая электропроводность, металлический блеск, высокая пластичность, большая прочность и др. Однако это характерно лишь для твердой и жидкой фаз металлов. В газообразном состоянии металлы, как правило, состоят из отдельных атомов и, как и все газы, являются изоляторами — не проводят электрический ток. [c.297]

    Применение циркония и его соединений. В металлургии цирконий используют как раскислитель и как легирующий металл. Он удлиняет срок службы быстрорежущей стали, повышает кислотоупорные свойства сплавов. В сплавах с медью повышает их механические свойства, почти не снижая электропроводности. Металлический цирконий, как хороший поглотитель газов, применяют для изготовления деталей радиоламп, рентгеновских трубок. Широко используется как защитное покрытие в химической аппаратуре. [c.420]

    Полученная таким способом мета.гтлическая медь называется губчатой она имеет чистоту приблизительно 99% и содержит примеси железа, цинка, золота и серебра, а также других вешеств. Некоторые примеси значительно снижают электропроводность металлической меди. Поэтому медь, идущую на изготовление электрических проводов, подвергают дальнейшей очистке. Такую очистку проводят путем электролиза. Губчатую медь помещают в электролизер и делают анодом (см. рис. 19.13). Тонкие листы чистой меди играют роль катода электролитом служит водная смесь Н2504 и Си504. При пропускании электрического тока медь растворяется на аноде и осаждается на катоде  [c.226]

    Важно подчеркнуть характерное отличие электропроводиостя электролитов от электропроводности металлических проводников. При прохождении электрического тока через металл не происходит его химического изменения (проводник лишь нагревается). При прохождении электрического тока через электролит обязательно происходят химические реакции на электродах. Протекание химических (окислительно-восстановительных) реакций на электродах, обусловленное прохождением тока через электролит, называется электролизом (см. 5, гл. IX). [c.160]

    Если в преципитатор помещают сетку, покрытую пленкой, то из-за высокой тепло- и электропроводности металлической [c.69]

    Различают два рода электропроводности металлическую (электронную), которая, однако, встречается не только у металлов, и электролитическую. Существенное ргшли-чие между этими видами проводимости заключается в том, что с металлической проводимостью тока не связано никаких изменений вещества самого проводника, в то время как электролитическая проводимость сопровождается химическим изменением его. Между ними существуют и другие отличия. Например металлическая проводимость уменьшается с повьпиением температуры, а электролитическая, напротив, с повышением температуры в общем увеличивается. [c.86]

    Селеновый мостик представляет собой две проволоки, намотанные параллельно аа изолирующий материал, например фарфор, меиоду которыми наносится тонкий слой расплавленного селена. Застываюпщй в стекловидную массу селен при длительном нагревании переходит затем в кристаллическую модификацию ( сенсибилизируется ). Различают твердые селеновые мостики, электропроводность которых при освещении медленно, в течение нескольких минут, достигает предельного значения, а в темноте также медленно уменьшается, и мягкие селеновые мостики, электропроводность которых уже через несколько секунд после начала освещения достигает максимальной величины, чтобы затем, при продолжении освещения, медленно, а в темноте моментально уменьшиться. Электропроводность металлического селена возрастает во времени и без освещения, если прйлояшть высокое напряжение кроме того, при высоком напряжении она выше, чем при низком. Аналогично электропроводности при освещении металлического селена увеличивается и его теплопроводность. [c.797]

    Наблюдаемое при хемосорбции изменение электропроводности металлических пленок, полученных испарением, также указывает на то, что элементарный акт хемосорбции сопровЬждается электронным переходом. Многочисленные результаты, полученные с помощью этого метода Зурманом и сотрудниками [52], вообще говоря, не согласуются с данными по изменению контактной разности потенциалов. [c.101]

    Электропроводность металлического войлока в 4 раза ниже, чем у ме- ( таллов в обычной форме (кусках, проволоке и т. д.), что дает возмож- ность использовать его при сваривании, например меди со сталью. Бла- I. годаря высокому отношению прочности к пористости, металлический войлок применяют в авиации (в антиобледенительных системах, в ка- честве теплоизоляционного материала и т. д.). Кроме того, он хорошо иоглощает звуки и снижает механическую вибрацию нрн работе тур- бин и ракетных двигателей.  [c.392]

    Нетканые структуры из металлических волокон благодаря большой поверхности обладают высокой фильтрующей способностью, поэтому их применяют для фильтрования различных агрессивных жидкостей и газов. Волокна из нержавеющей стали и некоторых других сплавов и металлов характеризуются физиологической инертностью они могут использоваться в медицине, например в качестве хирургических нитей. Из ультратонких металлических нитей получают штапельное волокно, которое вырабатывают на обычных текстильных штапелярующих машинах, а также методом разрыва. Такое штапельное волокно может использоваться для изготовления пряжи как в чистом виде, так и в смеси с другими химическими волокнами. Смешение производят на обычных гребенных ленточных машинах с плоскими иглами. Ленту из штапельного стального волокна и топе из другого какого-либо волокна пропускают через машину, где они хорошо перемешиваются. Благодаря высокой электропроводности металлических волокон смеси на их основе обладают антистатическими свойствами, поэтому их используют в производстве одежды, ковров, драпировочных, мебельных тканей, покрывал и т. д. Присутствие металлических волокон в пушистой объемной пряже позволяет снизить в изделиях пиллинт-эффект. Ткани, содержащие до 1% стальных волокон, обладают опособностью к отражению микроволн, что очень важно для военных и специальных целей (например для изготовления защитной одежды). Благодаря лучшей теплопроводности такие ткани быстро сохнут, что имеет большое значение в бумажном производстве. Антистатичность и электропроводность этих тканей особенно важны для транспортерных лент, фильтровальных тканей, шинного корда, канатно-веревочных изделий, а также материалов для работы во взрывоопасных условиях, например на химических заводах и теплоэлектростанциях. [c.394]

    К характерным свойствам металлов, отличаюищх их от металлоидов, относятся высокая тепло- н электропроводность, металлический блеск, ковкость и тягучесть и, в некоторых случаях, большая меха- [c.622]

    Электропроводность расплавленных фтористого лития и хлористого натрия можно легко измерить. Она ниже, чем у металлов, на несколько порядков. Расплавленный хлористый натрий при 750° С имеет электропроводность, составляющую лишь 10 электропроводности металлической меди при комнатной температуре. Маловероятно, что электрический заряд в расплавленном Na l перемещается по тому же механизму, что и в металлической меди. Опыты показывают, что заряд в расплавленном Na l переносится ионами Na» и i». Электропроводность расплава — одно из наиболее характерных свойств веществ с ионными связями. Напротив, мо- [c.466]

    Промежуточные фазы, характер взаимодействия в которых близок к чисто металлическому, обычно имеют плотноупакован-ные структуры с высокими координационными числами, широкие (порядка нескольких атомных процентов) области гомогенности и весь комплекс типично металлических свойств (высокая электропроводность металлического типа, пластичность и т. д.). Примерами таких фаз могут служить латуни в системе медь—цинк родственные им фазы с аналогичной структурой в системах, одним из компонентов которых являются медь, серебро, золото (иногда никель, кобальт, л елезо), а другим компонентом — цинк, кадмий, алюминий и другие, широко распространенные в металлических системах фазы Лавеса со структурами типов М Сп2, МоЛЧг п gZn2, а также некоторые группы фаз в системах, образованных переходными металлами между собой. [c.117]

    Особое положение занимают, по Краусу ), растворы натрия и калия в жидком аммиаке. При низких концентрациях эти растворы недуг себя, как электролиты, например как раствор КС1 в жидком аммиаке. При более высоких концентрациях, однако, электропроводность чрезвычайно быстро возрастает, и в насыщенных растворах, в которых на 1 моль К или Na приходится 4,9 или соответственно 5,4 молей NHj, она достигает огромных значений для х при —33,5° были получены значения 4,57 или соответственно 5,05 10 , т. е. числа, порядок величины которых совпадает с удельной электропроводностью металлической ртути. Краус принимает здесь электронную электропроводность. В этом случае мы имели бы в таких растворах постепенный переход от чисто или преобладающе ионной проводимости к чисто или преобладающе электронной проводимости. Растворы соединений трехвалентного углерода в органических растворителях обна е) живают, повидимому, также неожиданно высокую проводимость. [c.123]

    При достижении же в валентной зоне определенной электронной концентрации возникают соответствующие металлические соединения. Например, в системе Р(1 — Нз образуется соединение среднего состава Р(12Н, в системе — На — металлиды состава Т(2Н, Т Н и Т1Н2. Металлические гидриды обладают электропроводностью, металлическим блеском и другими характерными признаками металлических веществ. [c.267]

    Металлическая связь обуслонливает высокую электропроводность, металлический блеск, положительный термический коэффициент электросопротивления карбидов, легкость образования твердых растворов их с металлами и др. Из-за большой доли нелокализованной связи состав карбидов этого типа изменяется в широких пределах. Например, в зависимости от условий получения карбиды титана и ванадия имеют состав Т1Со,б-1,о и УСо,58-1,0- [c.423]


МЕДЬ. СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Вот уже на протяжении множества столетий медь является одним из самых востребованных цветных металлов на планете. Благодаря своим высоким тепло- и электропроводным качествам медь используется во множестве отраслей от промышленного использования до медицины. Металл обладает красно-розовым цветом и добывается промышленным путем из рудных сланцевых или песчаных месторождений. Одной из главных причин популярности меди среди других видов цветных металлов — теплопроводность. К примеру, в сравнении с другими  металлами (например, с железом) медь в 6 раз лучше способна проводить тепло. В этом материале мы рассмотрим самые популярные сферы применения меди.


СТРОИТЕЛЬСТВО

Как мы уже говорили выше, повышенная электро- и теплопроводность стала определяющим критерием для применения меди в различных сферах промышленности. Не исключением стало и строительство. Помимо всего прочего, применение медных сплавов при строительстве тех или иных сооружений обсуловлено также антикоррозийной стойкостью, и устойчивостью к резким передам температур. Благодаря этим факторам, металл можно активно задействовать при возведении прочных конструкций или изготовлении строительных деталей, рассчитанных на осенее-весенний период, когда объект подвергается продолжительному воздействию влаги. 

ПРОВОДА

Кто бы что не говорил, но наибольшую популярность медные сплавы получили именно в части производства проводов и соединений. Чтобы проводимость тока оставалась на высоте,металл должен быть максимально чистым. Также следует по возможности избежать использование алюминия в сплаве, ибо если его присутствие в соединение составляет более 0,02%, токопроводимость изделия уменьшается на 10%. Благодаря присутствию в сырье неметаллических примесей сопротивление тока существенно возрастает.

ПРОВОЛОКА

Медная проволока и по сей день является одним из самых популярных металлических изделий. Главным качеством меди в данном конкретном случае является пластичность, что позволяет использовать медную проволоку в следующих отраслях:

  • Электротехника;
  • Электроэнергетика;
  • Автомобилестроение;
  • Судостроение;
  • Производство кабеля и проводов


ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

Еще одним важным качеством меди является умение проводить тепло, благодаря чему металл используется при создании множества бытовых приборов и систем, таких как: 

  • Радиаторы отопления;
  • Кулеры для системных блоках;
  • Трубопроводы;
  • Кондиционеры

Помимо всего прочего, медь очень часто применяется при строительстве трубных сооружений, например, трубопроводов. Несмотря на общую дороговизну сырья, медные трубы обладают уникальными свойствами, такими как стойкость к ржавчине, коррозии и перепадам температур. Устойчивость металла позволяет использовать медь при монтаже труб в весенний, зимний и осенний период, а также в скверную и сырую погоду. Все это позволяет в перспективе окупить стоимость как стоимость сырья, так и стоимость конечного изделия. Еще одной причиной востребованности меди при возведении бесшовных трубопроводов для транспортировки газа или водоснабжения является прочность металла и его стойкость к механическому воздействию. Проволока, которая была изготовлена из красной меди, после обжига становится максимально пластичной и мягкой. В таком состоянии она позволяет создавать узоры и орнаменты любой сложности.

КРОВЛЯ

Как показывает практика, наиболее востребованным металлом при возведении кровельного покрытия является медь. Максимальный срок службы среди прочих видов кровли самый высокий — до 200 лет. Все дело в защитных свойствах патины — защитного слоя, который образуется в результате процесса окисления. Патина позволяет уберечь поверхность меди от перепада температур, воздействия влаги и морозов. Одним из первых материалов, используемых в качестве кровельного покрытия, является медь. 

ПРОЧИЕ СФЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

  • Ювелирные украшения. Помимо вышеперечисленных областей, медные сплавы могут использоваться в сочетании с золотом. Это необходимо для придания ювелирным изделиям большей прочности и устойчивости к истиранию.
  • Архитектура. Широкое распространение металл получил и в области архитектурного строительства. Кровля, фасады, различные декоративные элементы – все это можно изготовить абсолютно любой формы и уровня сложности.
  • Мебель для больниц и аптек. Среди новой сферы использования является применение меди в качестве бактерицидной поверхности в лечебных заведениях: перила, ручки, двери, столешницы и многое другое.
  • Дизайн и декор. Благодаря высоким показателям вязкости и пластичности металл часто задействуют в производстве изделий с различными узорами. Проволока, которая была изготовлена из красной меди, после обжига становится максимально пластичной и мягкой. В таком состоянии она позволяет создавать узоры и орнаменты любой сложности. Например, с помощью лазерного оборудования можно изготовить предметы декора и дизайнерские решения (таблички, вывески и узорные конструкции любой сложности), сэкономив при этом время и деньги. 

Если Вы хотите заказать лазерную резку меди, стали или алюминия, просто позвоните или напишите нам! Мы располагаем собственным конструкторским отделом и современным оборудованием для лазерной резки металла. Наши специалисты ответят на любые ваши вопросы. 

Тепловые свойства металлов, проводимость, тепловое расширение, удельная теплоемкость

Проектирование и проектирование теплопередачи
Инженерные металлы и материалы
Теплопроводность, обзор теплопередачи

Металлы в целом обладают высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью и высокой плотностью. Обычно они податливы и пластичны, деформируются под нагрузкой без скалывания. С точки зрения оптических свойств металлы блестящие и блестящие.Листы металла толщиной более нескольких микрометров кажутся непрозрачными, но сусальное золото пропускает зеленый свет.

Хотя большинство металлов имеют более высокую плотность, чем большинство неметаллов, их плотности сильно различаются: литий является наименее плотным твердым элементом, а осмий — самым плотным. Щелочные и щелочноземельные металлы в группах I A и II A называются легкими металлами, потому что они имеют низкую плотность, низкую твердость и низкую температуру плавления. Высокая плотность большинства металлов обусловлена ​​плотно упакованной кристаллической решеткой металлической структуры.Прочность металлических связей для различных металлов достигает максимума вокруг центра ряда переходных металлов, поскольку эти элементы имеют большое количество делокализованных электронов в металлических связях типа сильной связи. Однако другие факторы (такие как атомный радиус, ядерный заряд, количество орбиталей связей, перекрытие орбитальных энергий и форма кристалла) также имеют значение.

См. формулы преобразования внизу:
Материал Теплопроводность
БТЕ/(час-фут-F)
Плотность (фунт/дюйм 3 ) Удельная теплоемкость
(БТЕ/фунт/Ф)
Температура плавления (F) Скрытая теплота плавления (БТЕ/фунт) Тепловое расширение (дюймы/дюймы/F x 10 -6 )
Алюминий 136 0.098 0,24 1220 169 13,1
Сурьма 120
Латунь (желтая) 69.33 0,306 0,096 1724 11,2
Кадмий
Медь 231 0.322 0,095 1976 91.1 9,8
Золото 183 0,698 0.032 1945 29 7,9
Инколой 800 0,29 0,13 2500 7.9
Инконель 600 0,304 0,126 2500 5,8
Чугун, литье 46.33 0,26 0,12 2150 6
Свинец, твердый 20,39 0,41 0.032 621 11,3 16,4
Свинец жидкий 0,387 0,037
Магний 0.063 0,27 1202 160 14
Молибден 0,369 0.071 4750 126 2,9
Монель 400 0,319 0,11 2400 6.4
Никель 52,4 0,321 0,12 2642 133 5,8
Нихром (80% Ni-20% Cr) 0.302 0,11 2550 7,3
Платина 41,36 0,775 0,035 3225 49 4.9
Серебро 247,87 0,379 0,057 1760 38 10,8
Припой (50% Pb-50% вн) 0.323 0,051 361 17 13,1
Сталь мягкая 26,0 — 37,5 0,284 0.122 2570 6,7
Сталь, нержавеющая сталь 304 8.09 0,286 0,120 2550 9.6
Сталь, нержавеющая сталь 430 8.11 0,275 0,110 2650 6
Тантал 0.6 0,035 5425 3,6
Жесть, твердая 38,48 0,263 0,065 450 26.1 13
Олово, жидкость 0,253 0,052
Титан 99.0% 12,65 0,164 0,13 3035 4,7
Вольфрам 100,53 0.697 0,04 6170 79 2,5
Тип металл (85% Pb-15% сб) 0,387 0.04 500 14+-
Цинк 67.023 0,258 0,096 786 43.3 22,1
Цирконий 145 0,234 0,067 3350 108 3.2

 

Тепловые свойства металлов
Материал Электропроводность
Вт/м-Кл
Плотность
кг/м 3
Удельная теплоемкость
Дж/кг-°C
Алюминий, 2024, Temper-T351 143.0 2,8 x 10 3 795,0
Алюминий, 2024, Temper-T4 121,0 2,8 x 10 3 795,0
Алюминий, 5052, закалка-h42 138,0 2,68 x 10 3 963,0
Алюминий, 5052, Temper-O 144,0 2.69 х 10 3 963,0
Алюминий, 6061, Temper-O 180,0 2,71 x 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 6061, Temper-T4 154,0 2,71 x 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 6061, Temper-T6 167.0 2,71 x 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 7075, Temper-T6 130,0 2,8 x 10 3 1,047 x 10 3
Алюминий, A356, Temper-T6 128,0 2,76 x 10 3 900,0
Алюминий, чистый 220.0 2,707 x 10 3 896,0
Бериллий чистый 175,0 1,85 x 10 3 1,885 x 10 3
Латунь, красная, 85% Cu-15% Zn 151,0 8,8 x 10 3 380,0
Латунь, желтая, 65% Cu-35% Zn 119,0 8.8 х 10 3 380,0
Медь, сплав, 11000 388,0 8,933 x 10 3 385,0
Медь, алюминиевая бронза, 95% Cu-5% Al 83,0 8,666 x 10 3 410,0
Медь, латунь, 70% Cu-30% Zn 111,0 8,522 x 10 3 385.0
Медь, бронза, 75% Cu-25% Sn 26,0 8,666 x 10 3 343,0
Медь, константан, 60%Cu-40%Ni 22,7 8,922 x 10 3 410,0
Медь, тянутая проволока 287,0 8,8 x 10 3 376,0
Медь, нейзильбер, 62%Cu-15%Ni-22%Zn 24.9 8,618 x 10 3 394,0
Медь чистая 386,0 8,954 x 10 3 380,0
Медь, Красная латунь, 85% Cu-9% Sn-6% Zn 61,0 8,714 x 10 3 385,0
Золото чистое 318,0 18,9 x 10 3 130.0
Инвар, 64%Fe-35%Ni 13,8 8,13 x 10 3 480,0
Чугун, литье 55,0 7,92 x 10 3 456,0
Железо чистое 71,8 7,897 x 10 3 452,0
Железо, кованое, 0.5% С 59,0 7,849 x 10 3 460,0
Ковар, 54%Fe-29%Ni-17%Co 16,3 8,36 x 10 3 432,0
Свинец, чистый 35,0 11,373 x 10 3 130,0
Магний, Mg-Al, электролитический, 8% Al-2% Zn 66.0 1,81 x 10 3 1,0 x 10 3
Магний чистый 171,0 1,746 x 10 3 1,013 x 10 3
Молибден 130,0 10,22 x 10 3 251,0
Нихром, 80%Ni-20%Cr 12,0 8.4 x 10 3 420,0
Никель, Ni-Cr, 80%Ni-20%Cr 12,6 8,314 x 10 3 444,0
Никель, Ni-Cr, 90%Ni-10%Cr 17,0 8,666 x 10 3 444,0
Никель, чистый 99,0 8,906 x 10 3 445.9
Серебро, чистое 418,0 10,51 x 10 3 230,0
Припой, твердый, 80% Au-20% Sn 57,0 15,0 x 10 3 15,0
Припой, твердый, 88% Au-12% Ge 88,0 15,0 x 10 3 Нет данных
Припой, твердый, 95% Au-3% Si 94.0 15,7 x 10 3 147,0
Припой, мягкий, 60%Sn-40%Pb 50,0 9,29 x 10 3 180,0
Припой, мягкий, 63%Sn-37%Pb 51,0 9,25 x 10 3 180,0
Припой, мягкий, 92,5%Pb-2,5%Ag-5%In 39,0 12.0 х 10 3 Нет данных
Припой, мягкий, 95%Pb-5%Sn 32,3 11,0 x 10 3 134,0
Сталь, углеродистая, 0,5%C 54,0 7,833 x 10 3 465,0
Сталь, углеродистая, 1,0%C 43,0 7,801 x 10 3 473.0
Сталь, углеродистая, 1,5%C 36,0 7,753 x 10 3 486,0
Сталь, хром, 0% Cr 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, хром, Cr1% 61,0 7,865 x 10 3 460,0
Сталь, хром, 20% Cr 22.0 7,689 x 10 3 460,0
Сталь, хром, Cr5% 40,0 7,833 x 10 3 460,0
Сталь, хром-никель, 18%Cr-8%Ni 16,3 7,817 x 10 3 460,0
Сталь, инвар, 36% Ni 10,7 8.137 x 10 3 460,0
Сталь, никель, Ni0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, никель, Ni20% 19,0 7,933 x 10 3 460,0
Сталь, никель, Ni40% 10,0 8,169 x 10 3 460.0
Сталь, никель, Ni80% 35,0 8,618 x 10 3 460,0
Сталь, SAE 1010 59,0 7,832 x 10 3 434,0
Сталь, SAE 1010, лист 63,9 7,832 x 10 3 434,0
Сталь, нержавеющая сталь, 316 16.26 8,0272 x 10 3 502.1
Сталь, вольфрам, W0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, вольфрам, W1% 66,0 7,913 x 10 3 448,0
Сталь, вольфрам, W10% 48,0 8.314 x 10 3 419,0
Сталь, вольфрам, W5% 54,0 8,073 x 10 3 435,0
Олово, литье, чеканка 62,5 7,352 x 10 3 226,0
Олово, чистое 64,0 7,304 x 10 3 226.5
Титан 15,6 4,51 x 10 3 544,0
Вольфрам 180,0 19,35 x 10 3 134,4
Цинк, чистый 112,2 7,144 x 10 3 384,3

Преобразование теплопроводности:
1 кал/см 2 /см/сек/°C = 10.63 Вт/дюйм — °C

117 БТЕ/(ч-фут F) x (0,293 ватт-час/BTU) x (1,8F/C) x (фут/12 дюймов) = 5,14 Вт/дюйм — °C
или
117 Btu / (час-фут-F) x 0,04395 ватт-час-F -ft/(Btu=°C — дюйм) = 5,14 Вт/дюйм-°C

См. наши определения и преобразование производства материалов страницы для получения дополнительной информации!

Тепловые свойства неметаллов


Ссылка на эту веб-страницу :

© Copyright 2000 — 2022 , by Engineers Edge, LLC
www.engineeringedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь
Реклама | Контакт

Медно-бериллиевые сплавы против стали: какой металл работает тяжелее?

В постоянном поиске материалов, обладающих правильным сочетанием свойств для требовательных областей применения, разработчики спецификаций и инженеры по коррозии оценивают такие материалы, как бериллиево-медные сплавы, как превосходную альтернативу стали.

Что такое бериллиевая медь?

Бериллиево-медные (BeCu) сплавы, часто называемые бериллиевой бронзой, в некоторых случаях содержат медь, бериллий и другие элементы.Замечательные свойства этого сплава делают его идеальным выбором для конкретных применений, требующих высокой прочности, твердости, превосходной электропроводности, искробезопасности, коррозионной стойкости и других характеристик.

Бериллиевая медь — хорошо известный высокоэффективный металлический сплав. Простое добавление 2% бериллия к меди дает сплав, который почти на 600% прочнее, чем одна медь. Он сочетает в себе благоприятные свойства медных сплавов с высокой прочностью на растяжение. Кроме того, его можно упрочнить или смягчить с помощью простых процессов термической обработки.Он имеет некоторые механические свойства, которые аналогичны прочным легированным сталям.

Бериллиевая медь

обладает самой высокой прочностью на растяжение и твердостью среди всех медных сплавов. Прочность термически обработанных бериллиево-медных сплавов сравнима с прочностью некоторых стальных сплавов; однако сталь уступает бериллиевой меди по коррозионной стойкости, теплопроводности и электропроводности. (Информацию о других металлах см. в Руководстве по коррозионностойким металлам.)

В нефтегазовой и угледобывающей промышленности, где необходимы искробезопасные свойства, инструменты из бериллиевой меди предпочтительнее стальных инструментов.

Были разработаны определенные запатентованные продукты, обладающие высокой прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью, необходимые для керамического литья и литья по выплавляемым моделям. Специальный сплав бериллиевой меди 165C с высокой коррозионной стойкостью был разработан для работы в условиях погружения в соленую воду.

Отличительные особенности бериллиевой меди

Основные характеристики бериллиевой меди включают:

  • Немагнитный
  • Гистерезис
  • Гистерезис
  • Обработамость и формулировка
  • Сопротивление ползучести
  • Неизведка
  • Высокая коррозионная резистентность
  • Простота образования полос, проводов и низкого веса миниатюрных компонентов
  • Способность формировать штампы осложненных геометрических форм С точными измерениями
  • Высокая пластичность
  • Высокая электрическая проводимость
  • Высшая электрическая проводимость
  • Хорошая теплопроводность
  • Усталость Устойчивость
  • Высокий упругий предел
  • Устойчивость к измерению
  • Устойчивость к биофоубине
  • Рабочее упрочнение и возрастные отверждения
  • Минимальный риск захвата водорода и коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Однако соединения бериллия, такие как оксиды, считаются токсичными при случайном вдыхании, поэтому могут потребоваться меры безопасности при производстве, обращении и использовании сплавов BeCu.

Поскольку металлический бериллий сам по себе является хрупким, он используется в очень малых количествах (например, от 1,5 до 3 процентов) в бериллиевой меди в качестве легирующего элемента. Применения, требующие более высокой твердости, содержат более высокую долю бериллия, тогда как в пружинах средней жесткости используется более низкая доля бериллия. Медно-бериллиевые сплавы с содержанием бериллия менее одного процента и немного большей долей кобальта (чуть более 2%) предпочтительны для приложений с высокой электропроводностью.

Коррозионная стойкость и механические свойства бериллиевой меди

Бериллиевая медь обладает более высокой коррозионной стойкостью, чем стали, обычно используемые для пружин и других чувствительных к давлению устройств в нормальных условиях окружающей среды. Исследования также подтверждают, что бериллиевая медь обладает превосходной коррозионной стойкостью по сравнению с нержавеющей сталью в морской воде. (Чтобы узнать больше о нержавеющей стали, прочитайте «Введение в нержавеющие стали».) Однако бериллиевая медь не должна вступать в контакт с ацетиленом или соединениями серы, поскольку они будут реагировать с этим сплавом.

Термически обработанные холоднодеформированные поковки из бериллиевой меди имеют предел прочности при растяжении 50-55 тонн/кв. дюйм при процентном удлинении 10 процентов. Для сравнения, предел прочности на растяжение мягкой стали составляет 25 тонн на квадратный дюйм (50000 фунтов на квадратный дюйм). Проволока из бериллиевой меди имеет предел прочности при растяжении 150 000–230 000 фунтов на квадратный дюйм, а провода из сопоставимой марки стали ASTM A 229, класс 1 имеют предел прочности при растяжении 165 000–293 000 фунтов на квадратный дюйм.

Медно-бериллиевые сплавы не подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением (вызванному хлоридами) или водородному охрупчиванию.Бериллиевая медь использовалась для изготовления разъемов для подводных трансатлантических кабелей связи между США и Европой.

Проводимость медно-бериллиевых сплавов

Электропроводность BeCu с низким содержанием бериллия может варьироваться от 45% IACS до 52% IACS (наивысшее значение, достигаемое при термообработке для достижения оптимальной электропроводности; оптимальное удельное электрическое сопротивление, достигаемое в этом случае, соответствует от 3,3 до 3,6 мкОм). Электропроводность обычного сплава BeCu находится в диапазоне от 32 до 38 процентов IACS.(Примечание: IACS — это международный стандарт на отожженную медь.)

Электропроводность стали, наоборот, варьируется от 2,4 % IACS (для нержавеющей стали 347) до 2,98 % IACS (для высоколегированной стали).

Теплопроводность сплава бериллий-медь 25 составляет 105 ватт/кельвин/метр, тогда как для углеродистой стали она составляет 45 ватт/кельвин/метр, а для нержавеющей стали 15 ватт/кельвин/метр. Как правило, бериллиево-медные сплавы имеют теплопроводность в 3-5 раз выше, чем у инструментальных сталей.

Применение бериллиевой меди

Исследование сплавов бериллиевой меди классифицирует применение медно-бериллиевых сплавов по следующим категориям: на высокой проводимости, хорошей коррозионной стойкости и прочности: электроды и держатели для контактной сварки

  • На основе твердости и прочности: штампы, используемые для ковки металлов и для глубокой вытяжки металлов
  • На основе неискрящих свойств и твердости: опасные применения требующие искробезопасных приспособлений и инструментов
  • Применение категории 1

    Преимуществом использования медно-бериллиевых металлических сплавов для пружин и точных приборов и инструментов, чувствительных к давлению, является простота обработки металла в сложные геометрические формы перед их закалкой и отпуском. позже.Поскольку электропроводность этого сплава намного выше, чем у других разновидностей стали, а из-за ее эластичности и немагнитных свойств, бериллиевая медь также предпочтительнее в электроизмерительных приборах. Этот медный сплав также используется для изготовления часовых пружин.

    Категория 2 Применение

    Электрододержатели и электроды, используемые для контактной сварки, должны обладать твердостью и прочностью, чтобы выдерживать тенденцию к деформации при более высоких температурах, и должны обладать высокими характеристиками электрической и теплопроводности.Запатентованные бериллиево-медные сплавы, разработанные в результате исследований, включают медь с низким содержанием бериллия, содержащую кобальт и серебро. Точно так же медь с низким содержанием бериллия с высокими характеристиками теплопередачи используется для изготовления мазутных и газовых горелок.

    При сварке бериллиевыми медными стержнями операторы должны следить за тем, чтобы они не вдыхали пары бериллия, поскольку пары бериллия опасны и считаются канцерогенными. Меры предосторожности необходимы при обработке бериллиевой меди, например, при газовой резке, пайке, пайке твердым припоем, полировании, финишной обработке, струйной очистке, шлифовке, механической обработке или распиловке, поскольку пары и пыль бериллия могут быть опасны для операторов.

    Категория 3 Применение

    Преимуществом использования бериллиевой меди в штампах для глубокой вытяжки и штамповочных штампах является простота изготовления за счет прецизионного литья, механической обработки и закалки в последующем процессе. Превосходная износостойкость и более высокая теплопроводность обеспечивают сокращение рабочих циклов, особенно при литье пластмасс, по сравнению с рабочим циклом стальных штампов сопоставимых размеров.

    Категория 4 Применение

    Бериллиево-медные сплавы используются для изготовления искробезопасных инструментов безопасности, подходящих для опасных зон, таких как аэродромы, нефтегазовые установки, угольные шахты, предприятия, производящие и использующие боеприпасы и взрывчатые вещества, а также заводы по продаже, хранение и использование легковоспламеняющихся масел и газов.

    К общему перечню предохранительного инструмента из бериллиевой меди относятся отвертки, плоскогубцы, ножовочные полотна, ножницы, лопаты, молотки, гаечные ключи, долота, ножи, ножницы и скребки. Эти инструменты могут быть литыми, катаными или коваными. Инструменты, используемые для резки стали, сохраняют свою режущую кромку, что гарантирует долговечность и эффективность. (Сопутствующее чтение: Использование виниловых покрытий для инструментов и мелких металлических деталей.)

    В опасных зонах инструменты из стали могут давать искры из-за вылета мельчайших частиц железа и тепла, выделяющегося в момент удара.Эти частицы мгновенно окисляются, вызывая автоматическое возгорание горючих материалов. Если используются инструменты из бериллиево-медного сплава, частицы, образующиеся при ударе о твердые тела, такие как бетон, не окисляются мгновенно, и опасность возникновения искры сводится к минимуму. Хотя существует небольшая вероятность окисления частиц железа во время удара инструментов из бериллиевой меди о твердые частицы железа, риск намного ниже, если принять обычные меры предосторожности.

    Другие известные области применения сплавов BeCu

    Медно-бериллиевые сплавы используются в криогенных применениях, поскольку они постоянно сохраняют теплопроводность и механическую прочность при более низких температурах.Седла клапанов четырехтактных двигателей внутреннего сгорания с титановыми покрытиями в настоящее время изготавливают из бериллиево-медных сплавов, поскольку скорость рассеивания тепла выше, чем у седел клапанов из черных металлов. (Дополнительное чтение: Понимание черных и цветных металлов: Понимание этих ключевых различий.)

    Миниатюрные компоненты разрабатываются для компьютерной электроники и мобильных телефонов благодаря электро- и теплопроводности сплава, простоте миниатюризации и превосходной прочности.

    Другие области применения включают подводные кабельные соединители и высококачественные профессиональные ударные инструменты. Треугольники и бубны из медно-бериллиевого сплава издают равномерный резонанс и качественный тембр.

    Поскольку бериллиевая медь немагнитна, она используется для магнитометров в инструментах направленного бурения и измерения во время бурения (MWD). Поскольку детали из черных металлов могут мешать процессу магнитно-резонансной томографии (МРТ), очевидным выбором являются детали из цветных металлов, таких как бериллиевая медь.

    Заключение

    Хотя некоторые стальные сплавы имеют явное преимущество в стоимости по сравнению с бериллиевой медью, последняя превосходит сталь по коррозионной стойкости, тепло- и электропроводности и искробезопасности. После термической обработки бериллиевая медь не уступает по прочности и твердости некоторым легированным сталям.

    Отсутствие искр делает эти сплавы подходящими для инструментов, предназначенных для взрывоопасных объектов, таких как угольные шахты и нефтяные вышки.

    Медно-бериллиевые сплавы имеют меньший модуль упругости и, следовательно, вызывают больший прогиб, чем стальные пружины при аналогичных нагрузках. Благодаря превосходной тепло- и электропроводности бериллиево-медные сплавы предпочтительны для использования в качестве электродов и держателей при контактной сварке. Легкая формуемость и точность формования дает неоспоримое преимущество бериллиевой меди.

    Самым большим недостатком является токсичная бериллиевая пыль и пары; следовательно, при работе с этими сплавами в определенных ситуациях должны быть приняты меры безопасности.

    Является ли медь более проводящей, чем сталь? – Restaurantnorman.com

    Является ли медь более проводящей, чем сталь?

    Это не означает, что медь не имеет сопротивления (на 100 % проводимость в абсолютном смысле), а скорее то, что она является стандартом, по которому измеряются другие материалы. Чем выше % IACS, тем более проводящий материал… Электропроводность материалов.

    Материал IACS % Проводимость
    Сталь от 3 до 15

    Насколько проводимость меди выше, чем у нержавеющей стали?

    Теплопроводность меди примерно в 7 раз выше, чем у стали.

    Медь или сталь лучший проводник?

    Поскольку сталь плохо проводит тепло, она хорошо подходит для высокотемпературных сред, таких как авиационные двигатели… Какие металлы лучше всего проводят тепло.

    Распространенные металлы, ранжированные по теплопроводности
    Ранг Металл Теплопроводность [БТЕ/(час·фут⋅°F)]
    1 Медь 223
    2 Алюминий 118
    3 Латунь 64

    Имеет ли медь более высокую проводимость, чем железо?

    Медь имеет более низкое удельное сопротивление и является лучшим проводником электричества, чем железо.Медь является лучшим проводником, чем железо, а это означает, что ток может течь легче (с меньшим сопротивлением) через медь.

    Является ли воздух хорошим проводником электричества?

    Воздух представляет собой смесь нейтральных или инертных газов. Поэтому он содержит мало или совсем не содержит заряженных частиц или свободных ионов для проведения электричества. Следовательно, воздух является плохим проводником электричества.

    Переносит ли воздух электричество?

    Воздух (как и атмосфера) на самом деле является отличным электрическим изолятором.Это означает, что электричество можно передавать по проводнику, и оно не будет прыгать по воздуху.

    Может ли электричество проходить через воздух?

    Обычно воздух является хорошим электрическим изолятором, поэтому заряды не могут проходить через него (то есть электричество не может проходить через воздух). Однако в определенный момент накапливается достаточно энергии, чтобы пройти через воздух, и в результате между проводами проскакивает искра.

    Является ли воздух хорошим или плохим проводником электричества Класс 6?

    Изоляторы — это предметы, которые не пропускают электричество.Стекло, дерево, хлопок и воздух — плохие проводники электричества.

    Почему воздух не проводник?

    В воздухе обычно мало или совсем нет заряженных частиц или свободных электронов. Это изолятор. Электричество — это поток заряда электронов, заряженных атомов или молекул, называемых ионами. Без них никакое электричество не может течь.

    Углеродная нанотрубка-медь, обладающая теплопроводностью, подобной металлу, и тепловым расширением, подобным кремнию, для эффективного охлаждения электроники

    Возрастающая функциональная сложность и компактность электронных устройств привели к постоянному увеличению рассеиваемой мощности, в основном в виде тепла.Основной причиной выхода из строя полупроводниковой электроники был перегрев. Такие отказы возникают на границе раздела радиатора (обычно Cu и Al) и подложки (кремния) из-за большого несоответствия коэффициентов теплового расширения (∼300%) металлов и кремния. Следовательно, для эффективного охлаждения такой электроники требуется материал с высокой теплопроводностью и коэффициентом теплового расширения (КТР), подобным кремнию. Удовлетворяя эту потребность, мы разработали композит углеродные нанотрубки-медь (УНТ-Cu) с высокой металлической теплопроводностью (395 Вт м -1 К -1 ) и низким КТР, подобным кремнию ( 5.0 м.д. K -1 ). Теплопроводность была идентична Cu (400 Вт·м −1 K −1 ) и выше, чем у большинства металлов (Ti, Al, Au). Важно отметить, что несоответствие КТР между УНТ-Cu и кремнием составляло всего ~10%, что означает превосходную совместимость. Бесшовная интеграция УНТ и Cu была достигнута за счет уникального двухэтапного подхода к электроосаждению для создания обширного и непрерывного интерфейса между Cu и УНТ.Это позволило учесть тепловой вклад как Cu, так и УНТ, что привело к высокой теплопроводности. В то же время высокая объемная доля УНТ уравновешивает тепловое расширение Cu, что объясняет низкий КТР композита УНТ–Cu. Экспериментальные наблюдения находились в хорошем количественном согласии с теоретически описанной моделью «матрица-пузырь». Кроме того, мы продемонстрировали идентичное поведение in-situ термической деформации композита CNT-Cu с диэлектриками на основе Si, тем самым создавая наименьшую межфазную термическую деформацию.Это уникальное сочетание свойств помещает CNT-Cu в качестве изолированного пятна на карте теплопроводности и КТР Эшби. Наконец, композит УНТ-Cu показал наибольшую температурную стабильность, на что указывает его низкий параметр термической деформации (TDP). Таким образом, этот материал представляет собой жизнеспособную и эффективную альтернативу существующим материалам для регулирования температуры в электронике.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

    Теплопроводность стали

    Тепловые свойства и общие области применения стали и других стальных сплавов

    Введение

    В настоящее время этот сплав является самым востребованным металлом во всем мире, и сталелитейные компании постоянно производят его в массовом порядке, чтобы использовать его для целого ряда применений в различных отраслях промышленности.Его популярность объясняется способностью образовывать тысячи различных композиций, обладающих уникальным сочетанием свойств. Эти свойства позволяют производителям выбирать определенный состав металла, который лучше всего подходит для выполнения специализированной задачи.

    На базовом уровне сталь можно описать как сплав железа и углерода. Сплав определяется как металл, полученный путем соединения двух или более металлических элементов. В случае стали формируются различные сплавы для повышения общей прочности металла и повышения его устойчивости к коррозии.Из-за чрезвычайной универсальности стали и ее способности сочетаться с рядом различных элементов это привело к созданию более 3500 различных марок металла, которые были классифицированы на основе их различных свойств. Эти сорта определяются на основе количества присутствующего углерода, способа обработки металла и других сплавов, которые он мог включить в смесь металлов.

    Рисунок 1: Сталелитейный завод, расположенный в Европе. Фото Tata Steel Europe.

    Теплопроводность стали

    Сталь

    имеет один из самых низких показателей теплопроводности среди всех металлов, что делает ее идеальным материалом для использования в высокотемпературных средах, таких как двигатели автомобилей или самолетов. Теплопроводность описывает скорость, с которой тепловая энергия передается через материал. Эта скорость измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина (Вт/(мК). Материал с высокой теплопроводностью может передавать тепло быстрее и эффективнее, чем материал с низкой теплопроводностью.

    Плохие теплопроводники, такие как сталь, очень медленно переносят тепло и являются идеальными материалами для использования в качестве изоляторов. Большинство металлов обладают высокой теплопроводностью и содержат много быстро движущихся электронов, в первую очередь отвечающих за теплопроводность. Теплопроводность стали измеряется примерно на уровне 45 Вт/(мК), что является чрезвычайно низким показателем по сравнению с медью и алюминием, которые демонстрируют значение теплопроводности 398 Вт/(мК) и 235 Вт/(мК) соответственно.

    Рис. 2: Схема расположения стали в самолете.Идеально подходит для использования в местах с высокой температурой воздействия, например, внутри и вокруг двигателей. Фото с сайта Aviation.Stack Exchange.

    Категории стали

    Универсальность стали и некоторые из ее ключевых термических свойств привели к тому, что этот металл доминирует во многих отраслях промышленности. Сталь часто используется при производстве оборудования для пищевой промышленности, медицинских приборов и кухонной техники. В зависимости от конкретного типа стали ее применение может стать еще более конкретным и специализированным.Сталь часто подразделяют на четыре группы: углеродистые стали, легированные стали, инструментальные стали и нержавеющие стали.

    Углеродистая сталь

    Углеродистые стали содержат только следовые количества элементов, кроме углерода и железа. Этот тип стали используется чаще всего, на его долю приходится примерно 90% производства стали. Углеродистую сталь можно разделить на три подгруппы в зависимости от содержания углерода. Низкоуглеродистые стали/мягкие стали содержат до 0,3% углерода и обладают низкой прочностью и высокой пластичностью, что отлично подходит для таких применений, как машинная сварка, конструкционные формы (двутавровые балки, швеллеры и угловые железные трубы), строительство, компоненты мостов, и консервные банки.Низкоуглеродистая сталь является наиболее широко используемой подгруппой и является чрезвычайно универсальным и экономически выгодным вариантом для производственных компаний. Среднеуглеродистая сталь (0,3-0,6% углерода) обладает более высокой прочностью и износостойкостью, чем низкоуглеродистая сталь, и часто используется для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, зубчатых колес и деталей машин. Высокоуглеродистая сталь (более 0,6% углерода) обладает наибольшей износостойкостью и прочностью и часто используется в режущих инструментах и ​​пружинах.

    Углеродистые стали представляют группу с самой высокой теплопроводностью, составляющей в среднем 45 Вт/(м/К).Стали, содержащие более 0,1% углерода (в зависимости от толщины), можно упрочнить термической обработкой для повышения прочности металла. К наиболее часто используемым термическим обработкам относятся отжиг, закалка и отпуск.

    Рисунок 3: Стержни из углеродистой (мягкой) стали. Фото: Jatinsanghvi/Commons.Wikimedia.org

    Легирующая и инструментальная сталь

    Легирующие стали содержат дополнительные элементы, в том числе никель, медь, хром и/или алюминий. Добавление этих металлов оказывает сильное влияние на прочность стали и другие важные свойства, такие как пластичность, коррозионная стойкость и обрабатываемость.Инструментальные стали — еще одна основная группа металлов, из которых изготавливается отличное оборудование для резки и сверления, поскольку они содержат вольфрам, молибден, кобальт и ванадий. Добавление этих элементов может значительно повысить термостойкость и долговечность.

    Нержавеющая сталь

    Нержавеющая сталь

    обладает низкой теплопроводностью 15 Вт/(мК), что позволяет ей удерживать больше энергии, которая стабилизирует температуру окружающей среды лучше, чем другие типы стали. Из-за своей способности оставаться стабильной при воздействии более высоких температур нержавеющая сталь часто используется в таких областях, как пищевая промышленность, печи и конвейеры, которые часто подвергаются воздействию высоких температур.Идея нержавеющей стали была открыта в начале 19 века, но потребовалось более 80 лет, чтобы разработать надежный промышленный метод производства металла. В настоящее время существует более 150 марок нержавеющей стали; однако часто используются только 15 классов.

    Рисунок 4: Пример коррозии нержавеющей стали. Фото: D3j4vu/Commons.Wikimedia.org

    Нержавеющая сталь марок 304 и 316

    Нержавеющая сталь марок 304 и 316 является двумя наиболее часто производимыми типами металла.Каждый тип обладает уникальными свойствами, связанными с тем, как они реагируют на воздействие различных сред. Нержавеющая сталь 304 и 316 содержат смесь железа и хрома, но точное соотношение этих двух металлов создает четкую разницу между этими двумя сортами.

    Нержавеющая сталь 304 является наиболее универсальной и широко используемой маркой металла и идеально подходит для применений, которые могут подвергаться воздействию более высоких температур. Этот сорт обычно содержит 18% хрома и 8% никеля.Он является ключевым компонентом в производстве моек, кастрюль, столовых приборов, труб, пивоваренного оборудования, оборудования для молочной и пищевой промышленности, а также оборудования для фармацевтического производства.

    Нержавеющая сталь 316 содержит меньше хрома (всего 16%), но больше никеля и молибдена. Хотя марка 316 занимает второе место по объему продаж, она обеспечивает превосходную коррозионную стойкость к вредным хлоридам и кислотам, которые, как известно, повреждают и окрашивают сталь. Это чрезвычайно популярный сорт для использования в медицинском оборудовании, имплантатах, сфере общественного питания, обработке и приготовлении, прибрежной среде, районах с высоким уровнем соли и средах, которые подвергаются повышенному воздействию щелочей и кислот.Это повышение устойчивости к коррозии также облегчает очистку, поскольку вредные химические вещества с меньшей вероятностью могут повредить внешний вид стали. Если коррозионное повреждение не является серьезной проблемой для строительных компаний, они, скорее всего, выберут марку 304, а не 316, поскольку это более экономичный вариант.

    Заключение

    Сталь

    — это удивительно универсальный металл, который имеет множество применений и используется во многих отраслях промышленности. Сталь — это сплав, который может состоять из различных металлов и элементов, что дает ему возможность хорошо работать в различных условиях при воздействии различных условий окружающей среды.Все категории и марки стали обладают чрезвычайно низкой теплопроводностью, особенно для металла. Это дает стали возможность сохранять структурную целостность в условиях повышенной температуры и стресса. Эти уникальные термические свойства и другие ключевые характеристики стали делают и будут делать этот конструкционный металл самым популярным в мире.

    Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Термтест

     

    Каталожные номера

    Нержавеющая сталь 304 и 316: что нужно знать.(2018, 30 апреля). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.unifiedalloys.com/blog/304-316-stainless/

    . Углеродистая сталь

    : свойства, производство, примеры и применение. (н.д.). Получено 26 августа 2020 г. с https://matmatch.com/learn/material/carbon-steel

    .

    Сравнение теплопроводности нержавеющей стали с другими металлами. (2020, 30 января). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.stainless-structurals.com/blog/comparing-the-thermal-conductivity-of-stainless-steel-to-other-metals/

    .

    Фассел, А.(2018, 04 июня). 10 забавных фактов о нержавеющей стали. Получено 26 августа 2020 г. с https://www.diversifiedmetals.com/10-fun-facts-stainless-steel/

    .

    При поддержке Aalco – Stockist Black and Non-Ferrous Metals 18 мая 2005 г. (2020, 29 мая). Нержавеющие стали – свойства, изготовление и применение нержавеющей стали 304. Получено 26 августа 2020 г. с https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2867

    .

    СТАЛИ. (н.д.). Получено 26 августа 2020 г. с http://www.thermopedia.com/content/1152/

    .

    Тепловые свойства углеродистой стали – температура плавления… (н.д.). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.nuclear-power.net/nuclear-engineering/metals-what-are-metals/steels-properties-of-steels/carbon-steel-plain-carbon-steel/thermal. -свойства-температуры-плавления-углеродистой-стали-теплопроводность/

    Термические свойства углеродистой стали – температура плавления… (без даты). Получено 26 августа 2020 г. с https://www.nuclear-power.net/nuclear-engineering/metals-what-are-metals/steels-properties-of-steels/carbon-steel-plain-carbon-steel/thermal. -свойства-температуры-плавления-теплопроводности-углеродистой стали/ 

    Физические свойства титана и его сплавов

    Титан легкий, прочный, устойчивый к коррозии и распространен в природе.Титан и его сплавы обладают пределом прочности при растяжении от 30 000 фунтов на квадратный дюйм до 200 000 фунтов на квадратный дюйм (210–1380 МПа), что эквивалентно прочности большинства легированных сталей. Плотность титана составляет всего 56 процентов от плотности стали, а его коррозионная стойкость не уступает платине. Из всех элементов земной коры титан занимает девятое место по распространенности.
    Титан имеет высокую температуру плавления 3135°F (1725°C). Эта температура плавления примерно на 400°F (220°C) выше температуры плавления стали и примерно на 2000°F (1100°C) выше температуры плавления алюминия.

    Титан легкий, прочный, устойчивый к коррозии и распространен в природе. Титан и его сплавы обладают пределом прочности при растяжении от 30 000 фунтов на квадратный дюйм до 200 000 фунтов на квадратный дюйм. (210-1380 МПа), что эквивалентно прочностным характеристикам большинства легированных сталей. Плотность титана составляет всего 56 процентов от плотности стали, а его коррозионная стойкость хорошо сравним с платиной. Из всех элементов земной коры титан занимает девятое место по распространенности.

    Физические свойства

    Если все элементы расположить в порядке порядкового номера, то можно заметить, что существует связь в свойствах, соответствующих атомному номеру.

    Титан находится в четвертой колонке вместе с химически подобными цирконием, гафнием, и торий. Поэтому не было неожиданностью, что титан будет обладать некоторыми свойства аналогичны свойствам этих металлов.

    Титан имеет два электрона на третьей оболочке и два электрона на четвертой оболочке. При таком расположении электронов, когда внешние оболочки заполняются раньше внутренних оболочки полностью заняты, происходит в металле, известном как переходный металл.Такое расположение электронов отвечает за уникальные физические свойства титан. Чтобы упомянуть некоторые из них, хром, марганец, железо, кобальт и никель обнаружены в переходной серии.

    Атомный вес титана 47,88, атомный вес алюминия 26,97. и железо 55,84.

    Кристаллическую структуру можно рассматривать как физически однородное твердое тело, в котором атомы расположены в повторяющемся порядке.Эта аранжировка играет важную роль в физическое поведение металла. Большинство металлов имеют либо объемно-центрированную кубическую, гранецентрированная кубическая или гексагонально-плотноупакованная структура.

    Титан имеет высокую температуру плавления 3135°F (1725°C). Эта точка плавления примерно на 400°F выше точки плавления стали и примерно на 2000°F выше, чем у алюминия.

    Теплопроводность. Способность металла проводить или передавать теплоты называется его теплопроводностью.Таким образом, материал, чтобы быть хорошим изолятором, будет иметь низкую теплопроводность, тогда как радиатор будет иметь высокий показатель проводимости для рассеивания тепла. Физик дал бы определение этому явлению как скорость переноса проводимостью, через единицу толщины, через единицу площадь для единичного температурного градиента.

    Коэффициент линейного расширения. Нагрев металла до температуры ниже точки плавления заставляет его расширяться или увеличиваться в длину.Если брусок или стержень нагревается равномерно по всей длине, каждая единица длины стержня увеличивается. Это увеличение на единицу длины на градус повышения температуры называется коэффициентом линейного расширения. Где металл будет попеременно подвергаться ударам и циклов охлаждения и должен поддерживать определенный допуск размеров, низкий коэффициент желательно тепловое расширение. При контакте с металлом другого коэффициент, это соображение приобретает большее значение.

    Титан имеет низкий коэффициент линейного расширения, равный 5,0×10 -6 дюймов на дюйм/°F, в то время как из нержавеющей стали 7,8х10 -6 , медь 16,5х10 -6 и алюминий 12,9х10 -6 .

    Электропроводность и удельное сопротивление. Поток электронов через металл из-за падения потенциала называется электропроводностью. То атомная структура металла сильно влияет на его электрические свойства.

    Титан не является хорошим проводником электричества. Если проводимость меди считается 100%, титан будет иметь проводимость 3,1%. Отсюда следует что титан не будет использоваться там, где хорошая проводимость является основным фактором. Для Для сравнения, нержавеющая сталь имеет проводимость 3,5%, а алюминий имеет проводимость 30%.

    Электрическое сопротивление — это сопротивление материала потоку электронов.Поскольку титан является плохим проводником, из этого следует, что он является хорошим резистором.

    Магнитные свойства. Если металл поместить в магнитное поле, на него действует сила. Интенсивность намагниченности, называемая М, может быть измерена с точки зрения прилагаемой силы и ее отношения к напряженности магнитного поля, H, в зависимости от восприимчивости K, которая является свойством металла.

    Металлы имеют широкий разброс в восприимчивости и могут быть разделены на три группы:

    • Диамагнитные вещества, у которых К мала и отрицательна и, следовательно, слабо отталкивается магнитным полем; примерами являются медь, серебро, золото и висмут.
    • Парамагнетики, у которых К мала и положительна и поэтому слегка притягивается магнитным полем; щелочные, щелочные и неферромагнитные в эту группу попадают переходные металлы (видно, что титан слегка парамагнетик).
    • Ферромагнитные вещества, имеющие большое значение K и положительные; железо, кобальт, никель и галлий подпадают под эту категорию.
    Важной особенностью группы 3, помимо сильного притяжения в магнитном поле, является заключается в том, что эти металлы сохраняют свою намагниченность после удаления из магнитное поле.

    К настоящему времени указано большинство наиболее важных физических свойств титана.

    Справочник по физическим свойствам

    Справочник по физическим свойствам Жесткий- Наплавка, Строительство Слияние Сварка Углерод Сварка Цветной Металлы Обогрев & Высокая температура Лечение Паять Сварка Сварка Чугун Сварка Железный Металлы Пайка & Пайка Оборудование Настраивать Операция Оборудование Для OXY-Ацет Структура из Сталь механический Характеристики металлов Кислород & Ацетилен OXY-Ацет Пламя Физический Характеристики металлов Как стали Являются Секретный Расширение & сокращение Подготовка Для Сварка OXY-Ацет Сварка & резка Безопасность Практики Руководство Резка Кислород Резка по Машина Приложения Тестирование & осмотр 3 Теплота плавления.То количество теплоты, необходимое для полного расплавления единицы массы металла после его достиг своего плавления точка. Здесь снова требуется больше тепла для легкого металла, такого как алюминий, чем для более тяжелого металла, такого как железо. Термальный Проводимость. Как всем известно, ручка серебряной ложки, оставленная в горячей чашке кофе, становится горячей в спешке, тогда как из нержавеющей стали ручка ложки за это же время нагревается лишь немного. Серебро – это отличный проводник тепла, при этом нержавейка плохой проводник.На самом деле серебро в два раза лучший проводник как алюминий и проводник почти в 10 раз лучше низкоуглеродистой стали. Медь и золото являются единственные металлы, которые по теплопроводности приближаются к серебру. Дело в том, что высокая проводимость медь довольно сложная, когда дело доходит до сварки. Термальный Расширение. Увеличение габаритов твердого тела при повышении температуры называется тепловое расширение. Это свойство имеет большое значение при сварочных работах. так как металл близко к зоне сварки нагревается до более высокой температуры и поэтому расширяется больше, чем металл при большее расстояние от сварного шва зона.Кроме того, расплавленный металл, наплавляемый при сварке, должен давать усадку – или, по крайней мере, попытаться сжаться — по мере остывания в твердом состоянии. Математически термин, используемый для выражения тенденции металл расширяется при нагревании «коэффициент теплового расширения». По сравнению с цинком, свинцом и магния, этот коэффициент относительно невелик для стали; железный стержень длиной один метр увеличивается в длину чуть более чем на один миллиметр при нагревании 100 0 С.Расширение и сжатие стали при нагреве и охлаждении имеют большое значение в сварке, и более подробно будет рассмотрено в главе 12. Электрика Проводимость. Как указывалось ранее, а металл должен быть проводником электричества. Некоторые намного лучше, чем другие; как правило, металлы, которые являются лучшими проводниками тепла, такими как медь, серебро и алюминий, также лучшие проводники электричества.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.