金属的导电性 - 副本.ppt

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1、材料的电学性能第三节金属及合金的导电性一、影响金属导电性的因素温度升高电阻升高一般规律低温低温，ρ残起主导作用，缺陷的类型和数量决定了电阻。除低温外其他温度与θD的关系ρ(T)起主导作用，点阵的热运动在不同温区存在差异，主要可根据划分为两个温区，在两个温区的电阻变化规律为：（一）温度对电阻的影响T＜＜θDT＞θD0℃与ρ0的关系对于非过渡族金属，当T＞θD时，可写为：α：电阻温度系数，表示0~T℃温区的平均电阻温度系数。真电阻温度系数αT：温度间隔趋于零时，在温度T时的电阻温度系数。过渡族金属和

2、多晶型转变过渡族金属过渡族金属的电阻可以认为是由一系列具有不同温度关系的成分叠加而成。过渡金属中存在的不同载体的电阻与温度关系不同两种载流子空穴电子过渡族元素中空穴导电：金属中s-壳层电子导电：金属中d-壳层多晶型金属结构变体电阻随温度升高而增大铁磁金属的电阻-温度关系反常铁磁金属的电阻-温度反常与自发磁化有关。铁磁性金属存在居里点：当受热到一定温度时会发生铁磁性和顺磁性之间的转变。在低于居里温度，不满足电阻和温度的线性关系。在接近居里点θ时，电阻率的反常降低量Δρ与自发磁化强度MS的平方成正比

3、，即：（二）晶体缺陷对电阻的影响马基申定律空位和间隙原子对剩余电阻率的影响和金属中杂质原子的影响相似，其影响大小是同一数量级。分别用1﹪原子空位浓度或1﹪原子间隙原子、单位体积中未错线的单位长度、单位体积中晶界的单位面积所引起的电阻率变化来表征点缺陷、现缺陷、面缺陷对金属电阻的影响。当变形量不大时，位错引起的电阻率变化与位错密度之间呈线性关系。实验证明：ρ点残影响＞ρ线残影响（三）受力情况对电阻的影响拉力单向拉伸或扭转应力能提高金属的ρρ0：无负荷时金属的电阻率；αγ：应力系数；σ：拉应力。压力

4、受压力，电阻率降低。ρ0：真空下的电阻率；φ：压力系数；P：压应力。分类：正常金属元素——电阻率随压力的增大而下降。反常金属元素——电阻率随压力的增大而增大。压力对过渡族金属的影响最显著，这些金属的特点是存在着具有能量差别不大的未填满电子的壳层，在压力作用下，有可能使外壳层电子转移到未填满的内壳层，导致电性能发生变化。高压可导致物质的金属化：绝缘体→半导体→金属→超导体（四）冷加工对电阻的影响冷加工引起金属电阻率增加，同晶格畸变和缺陷有关。剩余电阻空位：退火消除位错：加热到再结晶温度消除在0K，

5、冷加工金属仍保留某极限电阻率，称之为剩余电阻。冷加工金属的电阻率ρT：加工前的电阻率；ρ′：应力系数（五）几何尺寸效应对电阻的影响导电电子自由程＞原子间距电子在试样表面的散射构成了新的附加电阻二、合金的导电性（一）固溶体的导电性固溶体的电阻与组元浓度的关系ρ固＞ρ组元，导电性能下降；产生原因：点阵畸变（几何尺寸差异）溶剂晶格中溶入溶质原子时，溶剂的晶格发生扭曲畸变，破坏了晶格势场的周期性，从而增加了电子散射几率，电阻率增高；杂质对理想晶体的局部破坏；化学相互作用；合金化影响弹性常数，点阵振动的声

6、子谱改变。规律：连续固溶体合金成分距组元越远，电阻率也越高；二元合金：最大电阻率常在50％原子浓度处，而且可能比组元电阻高几倍；铁磁合金及强顺磁合金电阻率极大值在浓度较高处，一般不在50％原子处；贵金属与过渡族金属组成的固溶体不仅电阻率极大值出现在较高浓度处，且电阻异常高。固溶体的电阻与温度的关系一般规律：固溶体的电阻通常随温度的升高而增大，但电阻温度系数总小于纯金属，且与电阻率一样随成分而变。低浓度固溶体电阻率与温度的关系：ρT：溶剂组元的电阻率，与T有关；ρ′：残余电阻率，与T无关。ρ-T曲

7、线：对于同一溶剂的一系列固溶体的斜率相同，且在常温以上dρ/dT为常数，而不取决于杂质的浓度。溶剂和溶质金属的原子价差与电阻率的关系将马基申定律修正：诺波利-林德法则残余电阻温度系数有序固溶体的电阻合金有序化时，电阻率降低原因：固溶体有序化后，合金组元化学作用加强，电子的结合增强，导电电子数减少，合金剩余电阻率增加；晶体离子势场更为对称，电子散射几率大大降低，剩余电阻率减小。不均匀固溶体电阻率（二）金属化合物的导电性（三）多相合金的导电性思考题：在铝导线中添加何种元素可使其固溶强化，以供高压输电

8、线使用？为什么？晶体缺陷对电阻率有何影响？用电阻法研究金属的晶体缺陷时为什么电阻测量要在低温下进行？