导电材料

  有大量在电场作用下能够自由移动的带电粒子,因而能很好地传导电流的材料。包括导体材料和超导材料。在电工领域,导电材料通常指电阻率为(1.5~10)×10-8欧米的金属。其主要功能是传输电能和电信号,此外,广泛用于电磁屏蔽,制造电极、电热材料、仪器外壳等(当有电磁屏蔽和安全接地要求时)。 随着科学技术的发展,其用途尚在不断增加。

  电工领域使用的导电材料应具有高电导率,良好的机械性能、加工性能,耐大气腐蚀,化学稳定性高,同时还应该是资源丰富、价格低廉的。

  分类 常用的金属导电材料可分为:金属元素、合金(铜合金、铝合金等)、复合金属以及不以导电为主要功能的其他特殊用途的导电材料4类:①金属元素(按电导率大小排列)有:银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、 钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅(Pb)等。②合金,铜合金有:银铜、镉铜、铬铜、铍铜、锆铜等;铝合金有:铝镁硅、铝镁、铝镁铁、铝锆等。③复合金属,可由3种加工方法获得:利用塑性加工进行复合;利用热扩散进行复合;利用镀层进行复合。高机械强度的复合金属有:铝包钢、钢铝电车线、铜包钢等;高电导率复合金属有:铜包铝、银复铝等;高弹性复合金属有:铜复铍、弹簧铜复铜等;耐高温复合金属有:铝复铁、铝黄铜复铜、镍包铜、镍包银等;耐腐蚀复合金属有:不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜包钢等。④特殊功能导电材料是指不以导电为主要功能,而在电热、电磁、电光、电化学效应方面具有良好性能的导体材料。它们广泛应用在电工仪表、热工仪表、电器、电子及自动化装置的技术领域。如高电阻合金、电触头材料、电热材料、测温控温热电材料。重要的有银、镉、钨、铂、钯等元素的合金,铁铬铝合金、碳化硅、石墨等材料。

  主要性能 导电材料的电特性主要用电阻率表征。影响电阻率的因素有温度、杂质含量、冷变形、热处理等。温度的影响常以导电材料电阻率的温度系数表示。除接近熔点和超低温以外,在一般温度范围,电阻率随温度变化呈线性关系,可表示为

  ρ=ρ0【1+α(t-t0)】

  式中ρ为温度t时的电阻率,ρ0为温度t0时的电阻率,t0通常取0℃或 20℃,α为电阻率的温度系数。如纯金属α为10-3~10-4℃-1,合金导体α为10-4~10-5℃-1。合金和杂质的影响表现为杂质与合金元素导致金属晶格发生畸变,造成电子被散射的概率增加,因而电阻率增加。所以高电阻导电材料均由合金组成。冷变形影响常以电阻率的应力系数来表示,在弹性压缩或拉伸时,金属电阻率一般按下式规律变化

  ρ=ρ0(1+Kσ)

  式中σ为应力,K 为应力系数。压缩时K 为负值,ρ降低,拉伸时K 为正值,ρ增加,故导体经拉伸后电阻率增加。热处理所产生的影响是导电金属经冷拉变形后,强度和硬度增加,导电性和塑性下降。退火后晶粒发生回复、再结晶,晶粒缺陷减少,晶格畸变减少,内应力消除,电阻率降低。

  金属导电材料的非电特性在某些特定的场合将变得更加重要,如热导率、接触电位差、温差电动势、机械强度、耐高温特性、耐腐蚀性、耐磨性等。在设计电机、电缆、电气仪表及其他电工产品考虑温升时,热导率具有相当重要的意义。高电导率的金属也是高热导率的金属,纯金属的热导率比合金的热导率高。接触电位差及温差电动势在温差电控温、测温元件和仪表中均有重要意义。在架空线中采用的是高抗张强度的导体与合金。在航天、航空等国防科技中,制造高温导线、高温电机的高温导电体发展很快。

  

编辑/发表时间:2010-03-03 08:55
编辑词条如何编辑词条?)                          历史版本

贡献者:
雷士军