第二章_材料的电学性能(金属及合金的导电性及电阻的测量).ppt

铝铜合金低温时效和高温时效电阻将发生怎样的变化？简述其变化的原因。 2.7.3 测量固溶体的溶解度 2.7.4 研究淬火钢的回火 有一含碳量为1.22%的钢采用850℃淬火，然后进行回火，于室温侧电阻变化如图所示，试分析该钢从100℃到400℃连续加热的过程中电阻随曲线的变化规律，并分析原因。 图中曲线表明，淬火后在110℃回火时电阻开始急剧降低，其原因时产生了马氏体的分解。 在230℃左右时由于残余奥氏体发生分解，电阻又发生了更为激烈的下降。 当温度高于300℃时，电阻下降很小，说明固溶体分解基本结束，开始发生亚稳碳化物向稳定碳化物转变且聚集的过程。 * * 金属导电的机制： 2.4 金属的导电性 在外电场的作用下，自由电子以波动的形式在晶体点阵中定向传播。 在外电场的作用下，自由电子在导体中定向移动。 经典理论 量子理论 2.4.1 金属导电的机制与马基申定律 根据量子电子论和能带理论得出电导率计算公式： e 电子的电荷量，n* 单位体积内的有效电子数，m*电子的有效质量，τ电子两次相邻散射的时间间隔。 令： （散射系数） 其中： 则电阻率为： 电阻的本质 电子波在晶体点阵中传播时，受到散射，从而产生阻碍作用，降低了导电性。 电子波在绝对零度下，通过一个理想点阵时，将不会受到散射，无阻碍传播，电阻率为0。 电阻产生的机制 （3）晶体点阵的完整性被破坏（存在杂质原子、晶 体缺陷等），对电子波产生散射。 （1）晶体点阵离子的热振动（声子），对电子波产 生散射。 （2）晶体点阵电子的热振动，对电子波产生散射。 原因（1）、（2）产生，0K时为0。 电阻 基本电阻： 残余电阻： 原因（3）产生，0K时的电阻。 马基申定律 金属固溶体电阻率： 基本电阻率ρ(T)：由热运动引起，与温度有关。 残余电阻率ρC：决定于化学缺陷和物理缺陷， 与温度无关。 2.4.2 影响金属导电性的原因 1. 温度对金属电阻的影响 （1）一般规律 其大小决定于晶体缺陷的类型和数量。 0 K 时： 极低温时：电子散射占主要地位，声子散射很弱，基 本电阻与温度的平方成正比。( T ≤ 2 K ) 随着温度的升高，声子散射散射作用逐渐增强，并占据主导地位。 根据德拜理论，原子热振动存在两个规律性区域，区分区域的温度被称为德拜温度θD。 时： 时： 电阻率随温度的变化规律： 对于非过渡族金属： θD ≤ 500 K，当 T 2/3 θD 时， 可略去高次项，具有线性关系。 （室温以上） 电阻温度系数 室温以上 纯金属的电阻温度系数大多近似为 ，过渡族金属特别是磁性金属较大，如铁的值为 （2）过渡族金属和多晶型转变 在过渡族金属中电阻与温度的关系复杂，Mott认为这是由于过渡族金属中存在着不同的载体。 传导电子有可能从 s- 壳层向 d- 壳层过渡，对电阻带来明显影响。另外，在 时，s态电子在 d 态电子上的散射将变得很可观。 因此，金属室温以上的线性关系被破坏。 过渡族金属 金属多晶型转变 多晶型金属的不同结构具有不同的物理性质，电阻温度系数也不同，电阻率随温度变化将发生突变。 （3）铁磁金属的电阻-温度关系反常 铁磁材料随温度的变化，在一定温度下发生铁磁-顺磁的磁相转变，从而导致电阻-温度关系反常。 2. 受力情况对金属电阻的影响 （1）拉力的影响 （2）压力的影响 在弹性限度内，单向拉伸或扭转应力能提高金属的电阻率。 ρ0 为无负荷电阻率，αγ 应力系数，σ为拉应力。 对于大多数金属，压力能降低金属的电阻率。 ρ0 为真空下电阻率，φ 压力系数，为负值，p为拉应力。 在高压下，原子间距缩小，内部缺陷的形态、电子结构、费米面、能带结构及电子散射机制等都发生了变化，从而影响材料的导电性，甚至可能导致物质的金属化。 发生从绝缘体→半导体→金属 →超导体的某些转变 。 但一些碱金属、碱土金属和第ν族的半金属元素 出现反常。 3. 冷加工对金属电阻的影响 冷加工的形变使金属的电阻率提高。 4. 晶格缺陷对金属电阻的影