合金的导电性PPT课件.ppt

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1、第二章材料的电学性能中国矿业大学材料科学与工程学院本章内容金属的导电性合金的导电性与测量半导体的导电性材料的介电性材料的超导电性第二节合金的导电性与测量合金基础知识固溶体的导电性金属化合物的导电性多相合金的导电性金属与合金导电性的测量1.什么是合金？两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合（物理变化）而成具有金属特性的物质叫做合金。合金的特点：熔点低于任一组分的金属；硬度大，耐磨损；导电性低于任一组分的金属；具有较强的抗腐蚀性。由于合金的许多优于纯金属的性能，因而在实际应用中多使用合金。合金的分类固溶体金属间化合物（中间相）多相合金（共熔混合

2、物）无序固溶体有序固溶体不均匀固溶体（K状态）置换型间隙型固溶体的最大特点是保持溶剂的晶体结构。固溶体按溶质原子在溶剂中的分布特点分类无序固溶体：溶质原子在溶剂中任意分布,无规律性。有序固溶体：溶质原子按一定比例有规律分布在溶剂晶格的点阵或间隙里。无序固溶体有序固溶体－短程有序固溶体－长程有序固溶体－偏聚中间相（金属间化合物）中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相,它可以是化合物,也可以是以化合物为基的固溶体(二次固溶体),一般可以用化学分子式来表示,但不一定符合化合价规律。中间相中原子的结合方式为金属键与其它结合键相混合的方式。它们都

3、具有金属特性。中间相如：钢中Fe3C、铝铜合金中CuAl、黄铜中CuZn、半导体中GaAs、形状记忆合金中NiTi和CuZn、核反应堆材料中Zr3Al、储氢能源材料中LaNi5等。中间相分类：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸有关的化合物(间隙相、间隙化合物、TCP相)。常见合金铁基合金（如Fe-C合金，即钢、铸铁等）铜基合金（如黄铜、青铜等、白铜等）钛合金（如钛铝合金等）镁合金（变形镁合金、铸造镁合金）铝合金（防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝等）锌合金常见的合金加工工艺时效冷加工变形退火回火正火淬火将淬火钢加热到低于临界点的某一温度保温一定时间，使

4、淬火组织转变为稳定的回火组织，然后以适当的方式冷却到室温。将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度，经保温后随炉缓慢冷却下来，以获得接近平衡状态组织。将钢加热到一定温度下，保温一段时间，使之完全奥氏体化，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。在室温或加热到一定温度下保温一段时间以使过饱和固溶体分解的一种热处理方式。合金的应用领域新型合金储氢合金形状记忆合金非晶合金第二节合金的导电性合金基础知识固溶体的导电性金属化合物的导电性多相合金的导电

5、性金属与合金导电性的测量2.固溶体的导电性1）无序固溶体的电阻形成固溶体时，导电性能降低。即使是在低导电性的金属中溶入高导电性的金属溶质也是如此，但电阻随成分连续变化而无突变。对于连续固溶体，当组元A溶入组元B时，电阻由B组元的电阻值逐渐增大至极大值后再逐渐减小到A组元的电阻。Ag-Cu合金电阻率与成分的关系最大电阻率通常在50%浓度处原因：晶体点阵畸变；杂质对理想晶体的局部破坏；合金化对能带结构的影响；合金化对弹性常数的影响。Cu—Pd、Ag—Pd和Au—Pd合金电组率与成分的关系铁磁性和强顺磁性金属组成的固溶体，不仅电阻的极大值出现在较高浓

6、度处，而且电阻也异常的高。原因：价电子转移使有效导电的电子数减小。与温度和组元浓度的关系低浓度的固溶体中，固溶体电阻率随温度变化的斜率与溶质原子的含量无关。固溶体的电阻率温度系数总是小于纯金属的电阻率温度系数。高浓度固溶体和一些低浓度固溶体的电阻率随温度的变化，既取决于温度对溶剂金属电阻的影响，又取决于温度对溶质元素所提供的附加电阻的影响。低浓度固溶体的电阻率：应用：工业上，电阻合金2）有序固溶体的电阻合金有序化后电阻降低完全有序合金在0K和纯金属一样电阻为零，只有当原子的有序排列遭破坏时才有电阻。固溶体有序化电子结合比无序态时强，导电电子数减

7、少晶体的离子势场更为对称，电子的散射降低合金电阻降低T/℃ρ/μΩcm1——无序（淬火态）2——有序（退火态）Cu3Au合金有序化对电阻率的影响a——淬火态b——退火态Cu-Au合金的电阻原因：合金有序化后，晶体的离子势场更为对称，电子散射概率降低。3）不均匀固溶体（K状态）在含有过渡族元素时所形成的不均匀固溶体其电阻会出现反常的变化，表现在三个方面：第一，固溶体经高温淬火后在加热过程中的某一温度区间具有反常高的电阻率变化，超过一定温度后才使ρ—T呈线性变化。第二，经高温淬火的电阻率比退火态的电阻率低，淬火态经一定温度回火后，其电阻率增高。第三

8、，退火态固溶体经冷加工后其电阻率反而下降而在回火(或再结晶退火)后又反常地增加。溶质和溶剂原子在微观区域分布不均匀的固溶体。不均匀固溶体的电阻率与温度