Реферат: Материалы с высокой проводимостью

Алюминий . Алюминий относится к так называемым легким металлам (плотность литого алюминия около 2600, прокатанного -2700 кг/м³ ).

Алюминий обладает следующими особенностями:

удельное электрическое сопротивление r алюминия (при содержании примесей не более 0,05%) в 1,63 раза больше, чем у меди, поэтому замена меди алюминием не всегда возможна, особенно в радиоэлектронике;

алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди;

из-за высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления алюминия нагревание алюминиевого провода до расплавления требует больших затрат энергии, чем нагревание и расплавление такого же количества меди;

Даже при одинаковой стоимости алюминия и меди в слитках стоимость алюминиевой проволоки почти вдвое ниже, однако использование алюминия для изолированных проводов в большинстве случаев менее выгодно из-за затрат на изоляцию;

алюминий на воздухе активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением, которая предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов;

алюминий менее дефицитен, чем медь;

существенным недостатком алюминия как проводникового материала является низкая механическая прочность, для ее повышения алюминий подвергается механической обработке;

прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответствующим операциям для меди;

примеси значительно снижают проводимость алюминия.

Алюминий высокой степени чистоты (примесей не более 0,001... 0,01%) марок А999 и А995 используют для изготовления анодной и катодной фольги электролитических конденсаторов и в микроэлектронике для получения тонких пленок.

Менее чистый алюминий марок А97 и А95 (примесей не более 0,03%) используют для корпусов электролитических конденсаторов, статорных и роторных пластин воздушных конденсаторов. Из алюминиевой фольги и ленты изготавливают экраны радиочастотных коаксиальных кабелей.

Промышленность выпускает алюминиевую проволоку следующих марок: АТП - твердая повышенной прочности, АТ - твердая, АПТ - полутвердая, АМ - мягкая.

Основные свойства алюминиевой проволоки приведены ниже.

Марка алюминия …………………………………………………………………………………АТ АМ

Плотность D, кг/ м³ …………………………………………………………………2600…2700 2600…2700

Удельное электрическое
сопротивление r, мкОм-м, не более…………………………………0,0295 0,0290

Предел прочности при растяжении
s_р , МПа, не менее …………………………………………………………………………160…170 80

Относительное удлинение
при разрыве Dl /l , % ……………………………………………………………………1,5…2,0 10…18

По мере снижения твердости проволоки в 1,9…2,7 раза уменьшается предел ее прочности при растяжении. Максимальное значение предела прочности s_p алюминиевого провода более чем в 2 раза ниже, чем соответствующие значения медного. Из-за низкой механической прочности правильная эксплуатация алюминиевых поводов сопряжена с выполнением следующих условий: их нельзя протаскивать по твердому грунту, скручивать медной проволокой, загрязнять поверхность.

Алюминиевые сплавы . Сплав алъдрей (0,3. ..0, 5% меди Си, 0,4... 0,7% кремния 51, 0,2... 0,3% железа Ре, остальное алюминий А1) обладает следующими свойствами:

повышенной механической прочностью (в 2 раза прочнее алюминия, приближаясь к твердотянутой меди s_р = 350 МПа);

сплав сохраняет легкость чистого алюминия и близок к нему по удельному электрическому сопротивлению (r = 0,0317 мкОм-м);

более высоким пределом вибрационной прочности по сравнению с чистым алюминием.

Применяется для изготовления проводов малонагруженных линий электропередачи.

Магналий (сплав алюминия с магнием) отличается низкой плотностью. Применяется для изготовления стрелок различных электрорадиотехнических приборов.

Силумин относится к группе литейных сплавов с повышенным содержанием кремния, меди и марганца. Он обладает хорошей жидкотекучестью, малой усадкой, большой плотностью и повышенной прочностью по сравнению с алюминием и широко применяется для корпусов воздушных конденсаторов.

Дюраль принадлежит к деформируемым сплавам алюминия с медью, магнием и марганцем. Медь и магний улучшают механические свойства сплава, а марганец увеличивает твердость и коррозионную стойкость, которая является недостаточной по сравнению с другими коррозионными сплавами. Для защиты от коррозии его покрывают лаками, красками или слоем алюминия.