III. Электросопротивление сплавов. А) Закон Курнакова.
Закономерности изменения электросопротивления в сплавах значительно сложнее, чем в чистых металлах. Имея данные о свойствах компонентов, можно предопределить до известной степени и свойства образованных ими сплавов, пользуясь законом или правилом Курнакова.
При рассмотрении диаграмм состояния можно выделить два рода областей в связи с фазовым составом сплавов: области однородных твердых растворов (однофазные) и области неоднородных сплавов-смесей (состоящие из 2-х и более фаз).
При изучении зависимостей физических характеристик, например, электросопротивления, от состава сплавов в системах с неограниченными твердыми растворами и с полной нерастворимостью в твердом состоянии можно заметить следующие закономерности:
1. Сплавы-смеси. Электросопротивление изменяется по прямой линии, т.е. величина его представляет собой среднее арифметическое из величин электросопротивления фаз, образующих смесь с учетом их количественного соотношения.
Например, в случае эвтектической диаграммы, когда фазами, образующими сплав, являются чистые металлы, электросопротивление любого сплава системы определиться как среднее арифметическое от величины электросопротивления обоих металлов. Графически это выражается прямой линией, соединяющей точки, отвечающие электросопротивлению чистых металлов, как показано на рис.2.2а.
Рис.2.2 Схема изменения ρ и γ в сплавах с полной нерастворимостью в твердом состоянии (а) и неограниченной растворимостью (б).
2. Сплавы - твердые растворы. В этом случае линия изменения электросопротивления по мере изменения состава представляет собой обычно выпуклую кривую. Причем в областях диаграммы, соответствующих разбавленным твердым растворам (участки, прилегающие к вертикальным осям), наблюдается резкое возрастание электросопротивления. (Рис.2.2б)
Это указывает на сильное слияние уже незначительных добавок примеси к чистому металлу на электросопротивление, если примесь образует с металлом твердый раствор. Максимум сопротивления в таких системах, как правило, лежит примерно при 50ат.%. При этом значение электросопротивления в максимуме могут в несколько раз превышать сопротивление чистых компонентов. Температурный коэффициент электросопротивления меняется обратно самому электросопротивлению.
Твердые растворы ферромагнетиков и сильно парамагнитных металлов ведут себя иначе. Их максимальное сопротивление может соответствовать концентрации отличной от 50ат.%.
Вообще все твердые растворы имеют электросопротивления, складывающиеся из 2-х слагаемых: а) сопротивление решетки растворителя, зависящее от температуры и возрастающее вместе с нею; и б) сопротивления, обусловленного наличием в основной решетке посторонних атомов, искажающих её и тем самым повышающих электросопротивление. Этот фактор не зависит от температуры и представляет собой остаточное сопротивление, т.е. сопротивление, которое имеет твердый раствор при абсолютном нуле. Возрастание остаточного сопротивления зависит от валентности растворителя и растворенных металлов. Чем больше различие в валентностях, тем больше это сопротивление.
3. В системах со сложными диаграммами состояния закономерности Курнакова представляют собой комбинацию фрагментов линейных – на участках смесей, и криволинейных – на участках твердых растворов.
Наклеп и отжиг твердых растворов также сказывается на их электрическом сопротивлении. При наклепе электросопротивление повышается, а при отжиге понижается, аналогично изменению электросопротивления в чистых металлах, только в большей степени, особенно в упорядоченных твердых растворах.