绝缘体

影响金属材料电阻率的因素,导电率测试方法

发布时间:2023/6/12 18:17:10   

1电性能常用概念

人们通常将材料分为导体、半导体和绝缘体三个大类。金属材料是良好的导体材料,在电力方面,铝及铝合金和铜及铜合金材料是金属材料中使用最为广泛的导电材料,导电性能是这些材料关键的技术指标。衡量材料的导电性能的常见电性能参数有:电阻率、电阻、电导、电导率、导电率以及电阻温度系数、电阻率温度系数等。

铜材

电阻率分为体积电阻率和质量电阻率两种。体积电阻率受单位横截面积、单位长度金属导体的电阻值影响;质量电阻率受单位质量、单位长度金属导体的电阻值影响。铝合金和铜合金等导体材料常用体积电阻率来表示电阻率。

额定电阻

试样电导率与某一标准值的比值的百分数称为该试样的导电率。导电率(%IACS)=0.×10-6/p×%

2影响电阻率的因素

2.1温度的影响

金属的电阻率取决于电子的平均自由时间。对于具体的金属自由电子,当密度一定时,电子与障碍物碰撞频率越高,次数越多,自由时间越短,材料的电阻率越高。电子运动的障碍主要是这几种;第一种是在晶格平衡位置附近作热振动的原子;第二种是金属中的杂质;第三种是金属材料本身的缺陷。由马棣森定理可知:

金属的电阻率分为取决于热振动的电阻率(声子电阻率)和取决于杂质及缺陷的电阻率(剩余电阻率)。

随着温度的升高,晶格的热振动会加剧,声子电阻率升高,而剩余电阻率不变,所以总电阻率升高。

2.2合金元素的影响

合金元素的加入,如果对自由电子密度、晶体结构没有影响,则声子电阻率不变,而剩余电阻率升高,总电阻率升高;如果合金元素的加入,显著地改变了自由电子密度和晶体结构,比如使自由电子数减少,则电阻率升高,晶格规则性加强,则电阻率反而降低。

铝合金

2.3冷加工的影响

一般来说,冷加工会使晶格发生畸变,产生缺陷,从而导致电阻率升高。特殊情况下冷加工会使晶粒产生择优取向是,就要作具体分析了。

冷加工变形材料

2.4热处理的影响

通常,退火能使畸变产生回复,使材料电阻率降低,淬火能使材料的晶粒产生畸变,导致电阻率升高。在热处理会使材料晶体结构、微观组织发生变化时,我们就需要具体分析。例如再结晶退火时,晶粒细化,晶界所占的比例增大,晶界处晶格产生严重畸变,则电阻率升高。

结晶球

3测量方法

电阻率的测量,一般需要先测试导体的电阻,再通过公式进行计算获得电阻率值。电阻的测量方法一般有伏安法、单电桥法、双电桥法、电位差计法等;导电率的另外一种测量方法是涡流法。涡流法测导电率受到的限制比较多,准确度一般。

万用表

常用电阻率测试方法标准:

GB/T.2-《电线电缆电性能试验方法第2部分:金属材料电阻率试验》

GB/T-《金属材料电阻系数测量方法》

GB/T-《铜及铜合金导电率涡流测试方法》

YS/T-《铜及铜合金导电率涡流检测方法》

GB/T-《精密电阻合金电阻率测试方法》



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