Odolnost slitin
Existuje mnoho kovů a mnohem více slitin několika kovů.
Nejstarší umělé slitiny z lidských metalurgických experimentů byly vytvořeny (na základě archeologických pozůstatků) od asi 3000 do 2500 před naším letopočtem.
Je to především bronz, protože kovy, ze kterých se skládá (měď a cín), jsou přítomny (v hojnosti) ve svém přirozeném stavu a nevyžadují extrakci z rudy.
Zlato a stříbro jsou kovy, které se v přírodě vyskytují hojně, a proto jsou známy již od 5. tisíciletí př. n. l., proto se také velmi často mísí, zejména pro změnu barvy či tvrdosti zlata.
Teoreticky existuje nekonečné množství slitin. Základní proces je jednoduchý: jednoduše zahřejte dva nebo více kovů, dokud nedosáhnou příslušného bodu tání, poté je smíchejte podle správných dávek a začněte je chladit.
Stačí tedy jen nepatrně změnit dávkování přísad, aby vznikla nová slitina, která má jedinečné vlastnosti.Kromě toho jsou klíčové i podmínky výroby nové slitiny: stačí například změnit bod tání, podmínky výpalu nebo i dobu chlazení.
Závislost odolnosti slitin na jejich složení má velmi odlišný charakter. V některých případech je slitina sbírkou velmi malých krystalů dvou kovů, které tvoří slitinu. Každý kov krystalizuje nezávisle na sobě, poté jsou jejich krystaly rovnoměrně a spíše náhodně smíchány ve slitině.
Jedná se o olovo, cín, zinek a kadmium, které se libovolně míchají. Odolnost takových slitin při různých koncentracích leží mezi extrémními hodnotami odolnosti čistých kovů, to znamená, že je vždy menší než větší z nich a větší než menší.
Podrobnosti o odolnosti kovu: Co určuje odpor vodiče
Další užitečný článek: Základní vlastnosti kovů a slitin
Níže uvedený obrázek graficky ukazuje závislost měrného odporu slitiny zinek-cín na objemové koncentraci těchto dvou kovů.
Na vodorovné ose jsou objemy cínu v procentech objemu jednotky slitiny, tzn. úsečka 60 znamená, že jednotkový objem slitiny obsahuje 0,6 objemu cínu a 0,4 objemu zinku. Na pořadnici jsou hodnoty měrného odporu slitiny vynásobené 106.
Od čistých kovů teplotní koeficienty odporu jsou veličiny stejného řádu blízké koeficientu roztažnosti plynů, je zřejmé, že slitiny uvažované skupiny mají koeficienty stejného řádu.
V mnoha jiných případech jsou slitiny těchto dvou kovů homogenní hmota složená z malých krystalů složených z atomů těchto dvou kovů.
Někdy mohou být takovéto smíšené krystaly vytvořeny z atomů dvou kovů v jakémkoli poměru, někdy jsou takové formace možné pouze v určitých oblastech koncentrace.
Mimo tyto oblasti jsou slitiny podobné slitinám z první skupiny právě uvažované, kromě toho, že jsou směsí krystalů čistého kovu a krystalů smíšeného typu složených z atomů obou typů.
Měrný odpor slitin tohoto typu je obvykle větší než měrný odpor těchto dvou kovů.
Obrázek níže graficky ukazuje koncentrační závislost měrného odporu slitiny zlata a stříbra tvořící smíšené krystaly při každé koncentraci. Způsob konstrukce křivky je stejný jako u křivky na předchozím obrázku.
Odolnost čistého stříbra na grafu je 1,5 * 10-6, čistého zlata 2,0 * 10-8... Legováním stejných objemů dvou kovů (50 %) získáme slitinu s odolností 10,4 * 10- 6.
Teplotní koeficienty odporu pro slitiny této skupiny jsou obecně nižší než pro každý z kovů, které tvoří slitinu.
Na obrázku níže je graficky znázorněna závislost teplotního koeficientu slitiny zlata a stříbra na koncentraci zlata.
V rozsahu koncentrací od 15 % do 75 % nepřesahuje teplotní koeficient odporu čtvrtinu stejného koeficientu čistých kovů.
Některé slitiny tří kovů mají technický význam.
První z těchto slitin, manganin, má při správném zpracování teplotní koeficient nula, takže manganinový drát se používá k výrobě přesných odporových zásobníků.
Slitina niklu, chrómu, s přísadami manganu, křemíku, železa, hliníku (nichrom) je nejběžnějším materiálem pro výrobu různých topných těles.
Další podrobnosti o tomto typu slitin: Nichromy: odrůdy, složení, vlastnosti a charakteristiky
Zbývající slitiny (konstantan, nikl, niklové stříbro) se používají k výrobě regulačních reostatů, protože mají značný odpor a relativně málo oxidují na vzduchu při těch dosti vysokých teplotách, které dráty reostatů často mají.
Další podrobnosti o ternárních slitinách nejběžněji používaných v elektrotechnickém průmyslu naleznete zde:Vysoce odolné materiály, vysoce odolné slitiny
Nejlepší je vyhledat specifické hodnoty odporu různých slitin ve speciálních referenčních knihách nebo je určit experimentálně, protože se mohou značně lišit.
Jako příklad uvádíme hodnoty elektrického odporu a tepelné vodivosti slitin Mg-Al a Mg-Zn:
V této práci je zkoumána elektrická rezistivita a tepelná vodivost binárních slitin Mg — Al a Mg — Zn v teplotním rozsahu od 298 K do 448 K a je analyzován vztah mezi odpovídající elektrickou vodivostí a tepelnou vodivostí slitin.