Материалы с особыми электрическими свойствами

Сплавы, имеющие точно определенный состав и специальные физические или физико-механические свойства, называют прецизионными. К прецизионным относят сплавы со специальными магнитными, электрическими, тепловыми, упругими и другими свойствами.

Большинство прецизионных сплавов создано на основе Fe, Ni и Co, либо на основе их сочетания (например, Fe-Co, Fe-Ni, Ni-Co). Для усиления соответствующих физических свойств сплавы легируют другими химическими элементами. Как правило в этих содержание углерода £ 0,005…0,05 %. Очень важно для получения требуемых свойств прецизионных сплавов обеспечить строгое соблюдение режимов промежуточных и окончательных обработок на всех этапах их изготовления.

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением находят применения в двух областях – для нагревателей и в измерительных приборах, где требуется точность воспроизведения электрического сопротивления.

Для сопротивлений-нагревателей с высоким электрическим сопротивлением (порядка 1…1,5×10^-6 Ом×м) обычно используют сплавы со структурой твердого раствора. Твердые растворы обладают высокой пластичностью, поэтому такие сплавы легко деформируются в ленту или проволоку. Нагреватели должны обладать хорошей окалиностойкостью и достаточной прочностью при высоких температурах для сохранения формы при работе.

В качестве окалиностойких материалов с высоким электрическим сопротивлением применяют хромоалюминиевые низкоуглеродистые стали ферритного класса – Х13Ю4 (фехраль), 0Х23Ю5 (хромель), 0Х27Ю5А. Чем выше содержание в сплавах хрома и алюминия, тем выше окалиностойкость и максимальная рабочая температура нагревательного элемента, составляющая соответственно 900, 1100 и 1200 °С.

Количество углерода в сплавах строго ограничивают (0,06…0,12 %), так как появление карбидов снижает пластичность и сокращает срок службы нагревателей.

Как сплавы высокого электрического сопротивления для нагревателей также используют сплавы на основе никеля - нихром Х20Н80 (до 1050 °С) и ферронихромы Х15Н60, (до 1050 °С) ХН20ЮС (до 875 °С), ХН60Ю3 (до 1125 °С). Нихромы и ферронихромы более пластичны и жаропрочны, чем сплавы системы Fe-Cr-Al, но значительно дороже.

Для резисторов в приборах применяют сплавы на основе меди – никелин, константан, манганин и мельхиор. Сплавы этого типа имеют электрическое сопротивление примерно в 3-4 раза более низкое по сравнению со сплавами для нагревательных элементов, а главное, более низкую рабочую температуру (300…400 °С), но обладают высокой стабильностью свойств.

Контрольные вопросы

1. Какие материалы используют для изготовления электронагревательных элементов?

2. Какой металл является самым электропроводным?

3. Какие материалы обладают высоким удельным электрическим сопротивлением?

4. Какой неметаллический материал является проводниковым?

5. Какие материалы относятся к группе проводниковых с высокой проводимости?

6. Какие материалы относятся к группе проводниковых с высоким электроспротивлением?

7. Какие сплавы на основе меди применяют для резисторов в приборах?

8. Какие марки сплавов являются пластичными и жаропрочными?