功能金属材料课件.pptx

;第一节 概述;电功能金属材料;电功能金属材料;电功能金属材料;第二节 几种典型的电功能材料;1、铜及铜合金;有助于设计导体的主要物理性能如下表所示 ;常用于导体生产的铜材料： ETP铜，或者Cu-a1，含氧量在200到300ppm之间。 m 无氧铜，无氧铜或者Cu-c1，含氧量极低（最多20ppm），能够防止加热过程中的氢脆。 ;;电功能金属材料;电功能金属材料;电功能金属材料;电功能金属材料;电功能金属材料;表1-2具有代表性精密电阻材料的成分与性能;电功能金属材料;电功能金属材料;电阻应变计结构;电功能金属???料;电功能金属材料;电功能金属材料;;电功能金属材料;下图为典型工业用热电偶结构示意图。它由热电偶丝、绝缘套管、保护套管以及接线盒等部分组成。实验室用时，也可不装保护套管，以减小热惯性。;1、对应变电阻材料有那些要求？试说明电阻应变计的原理。 2、Cu-Mn精密电阻材料有什么优缺点，如何改善其缺点？;;1911年，荷兰物理学家昂纳斯发现汞的直流电阻在4.2K时突然消失，首次观察到超导电性。;第一节 超导现象及超导材料的基本性质; 如果将这种导线做成闭合电路，电流就可以永无休止地流动下去。确实也有人做了：将一个铅环冷却到7.25K以下，用磁铁在铅环中感应出几百安培的电流，从1954年3月16日直到1956年9月5日，铅环中的电流不停流动，数值也没有变化。; 超导体中有电流而没有电阻，说明超导体是等电位的，超导体内没有电场。 Onnes由于在超导方面的卓越贡献，获得了1913年诺贝尔物理学奖。 注：无论哪一种超导体，只有当温度降低到一定数值时，才会发生超导现象。从正常电阻转变为零电阻的温度称为超导临界温度Tc。;我国目前15％的电能损耗在输电线路上，达900多亿千瓦时。 将超导电缆放在绝缘、绝热的冷却管里，管里盛放冷却介质，如液氦等，保证整条输电线路都在超导状态下运行。这样的超导输电电缆比普通的地下电缆容量大25倍，可以传输几万安培的电流，电能消耗仅为所输送电能的万分之几。;超导电缆;我国第一组超导电缆并网运行 输电能力增数倍;世界第一个高温超导输电系统部署完成 ;然而要在电网中用超导体完全取代铜导线，目前仍然有一些技术障碍，最关键的问题是费用。现在在长岛运行的第一代电缆十分昂贵，因为它们都镀上了一层银。第二代镀铜导线能够省下五分之四的费用，但才刚刚进入实验阶段。 ??????美国超导公司CEO Greg Yurek声称在长期看来，超导体传输电缆的费用将会低于增加新的地上铜电缆。埋在地下的一条超导电缆就能够代替一套架在空中的传统铜电缆，长岛的超导电缆是通过一条宽一米左右的通道进入地下的。 ?????? 超导电缆的另一部分费是用来将它们保持在一个很低的温度的，所谓的高温超导电缆，实际上运行在65至75开尔文之间（大概-210摄氏度到-200摄氏度），已经是对之前几开尔文的温度下传统超导体的突破。而这些超导体是通过液态氮来维持低温的。 ?????? 美国超导公司希望使公用事业部门相信他们的技术就是电力输送的未来方向。 ????? 除了经济性，该公司宣传的另一个优点是这种电缆能够防止由电网短路造成的故障电流。超导体有一种天生的电流限制能力，一旦电流增强到一定程度，它们就会失去超导性而变得像普通导体一样有电阻，使电流衰减。 ????? 美国超导公司现在正在联合爱迪生公司合作开发纽约的超导输电故障电流限制系统，预计2010年进入运行，美国国土安全部为该项目提供了补助。;图：细小的超导体（右）与常规的铜导线（左） ; 制造超导通信电缆。人们对通信电缆的主要要求是信号传递准确、迅速、容量大、重量轻，超导通信电缆正好能满足上述要求。因为超导通信电缆的电阻接近于零，允许用较小截面的电缆进行话路更多的通信，因此节约材料，降低电缆自重。更重要的是超导通信电缆基本上没有信号的衰减，不论距离远近，接收方都能准确无误地收到发出方发出的信号，所以在线路上不必增设中间放大器，就能进行远距离通信。;超导材料;不论在进入超导态之前金属体内有没有磁感应线，当它进入超导态后，只要外磁场|B0|小于临界磁场Bc，超导体内磁感应强度总是等于零，即 B=B0+?0M=0 由此求得金属在超导电状态的磁化率为 ?= ?0M/ B0 =-1 由此可见，超导体是一个“完全的逆磁体”。超导态是一个热力学平衡的状态，同怎样进入超导态的途径无关。;超导材料;超导材料;超导材料;超导材料;超导材料;第二节 超导电性的理论基础和微观机制;超导材料;1935年，伦敦兄弟提出，超导电子产生的电流密度为 js+(nse*2/m*)A=0 式中：超导电子的电荷为- e*，有效质量为m*，浓度为ns ， A为超导电子运动的矢势 。 利用伦