温度对金属电阻的影响.PPT

2.4 影响材料导电性的因素 电子电导: 金属材料电导率随温度的升高而下降. 离子电导: 离子晶体型陶瓷材料电导率却随温度的升高而上升. 2.4.1 温度的影响 一般规律： T/K ρ 2 20~30 T2 T5 T 理想金属晶体 含有杂质金属 含有晶体缺陷 T/K ρ 加热: 使点阵热振动加剧，出现相变，回复，空位退火，再结晶，合金相成分和组织的变化。电阻是这些现象较敏感的方法。 温度:使离子振动加剧，散射几率增加，电子平均自由程减小。对有效电子数影响不大. (1). 温度对金属电阻的影响 淬火钢回火时电阻的变化 wc 1.57 1.22 0.83 ρ 碳钢的回火： 110℃马氏体分解， 析出ε相； 230 ℃时残余奥氏 体分解使R下降。 本征半导体中的载流子浓度 本征半导体的能带结构 (2).温度对半导体电阻的影响 传导电子: 从s-壳层向d -壳层过渡。 非线性变化：存在空穴导电机制，因S-壳层基本被填满。 在850~900 ℃高温区: 多晶型转变来解释。 过渡族金属和多晶型转变 ρ T/℃ 400 800 Ti Zr 铁磁金属的R-T关系反常 R dR/dT θ θ 铁磁 顺磁 dρ/dT ρ /ρθ 500 T/℃ Ni Pd -100 2.4.2 受力情况对电阻的影响 1。拉应力使点阵畸变增大，R增大。 ρT= ρ0(1+αTσ), αT0 2。压应力相反。 ρp= ρ0 (1+φp), φ0 (Fe, Cu, Ag, Al等)电阻率: 增加2% ~ 6%; W, Mo, Sn电阻率: 增加15%~90%； 一般单相固溶体电阻率: 增加10%~20%， 有序固溶体电阻率: 增加100%甚至更高。 (Ni-Cr, Ni-Cu-Zn, Fe-Cr-Al等合金形成K状态:使电阻下降。 2.4.3 冷加工对金属电阻的影响 冷加工变形：使金属电阻增大. 回复和再结晶可使电阻下降 再结晶生成很细小晶粒，晶界面缺陷反使R大。(退火温度高于再结晶温度时) 热处理 淬火产生缺陷使R增大 2.4.4 合金元素及相结构的影响 现象: 高导电性金属溶入低导电性溶剂: 电阻增高。 二元合金最大电阻率在50%处；铁磁性和强顺磁性固溶体有异。 贵金属(Cu,Ag,Au)与过渡族金属组成固溶体，电阻也异常高(价电子转移到过渡族金属的d-或f-壳层中。有效导电电子数减少。 有序化有利于改善离子电场的规整性，减少电子散射。 固溶体的导电性 原因 原子半径差异使杂质对理想晶体的局部破坏； 合金化对能带结构的作用，费米面移动和电子能态密度及有效电子数的改变。 合金化影响弹性常数，点阵振动的声子谱改变 100℃ -273℃ 0℃ 50 100 0 ρ rAu×100 rPd×100 50 100 ρ Au Cu Ag Ag-Au Alloy Cu-Pd, Ag-Pd, Au-Pd alloy ρ Cu Au 50 25 Δρ/ρ 形变量 淬火 退火 回火: 反而电阻升高;冷加工: 电阻明显降低； T/℃ Δρ/ρ Cr20Ni80 合金加热时电阻的变化示意图 原因：不均匀状态(原子偏聚) 不均匀固溶体(K状态)的电阻 固溶体：如Ni-Cr,Ni-Cu, Ag-Mn等。 几何尺寸效应对电阻的影响 多相合金的电阻 冷拔钢丝: 珠光体片沿着拔丝方向 产生有序化，形成纤维 状组织，这种组织导致 的电阻下降比起铁素体 被强化所引起的电阻增 大更强烈，其结果表现 为电阻R降低。 片状 粒状 ρ wc×100 碳钢的电阻 随含碳量而变 随热处理工艺而变化： 淬火态比退火态电阻高。 淬火态组织是碳在α-铁中的固溶体，含碳量越高，淬火后马氏体和残余奥氏体中固溶的碳就越多。