32.Контактные материалы

Наиболее ответственными контактами являются контакты, служащие для периодического замыкания и размыкания электрических цепей (разрывные, а также скользящие контакты). Материалы для разрывных контактов должны обеспечивать высокую надежность: не допускать возможности эрозии (обгорания) контактирующих поверхностей, приваривания их друг к другу под действием возникающей в случае разрыва контакта электрической дуги при малом переходном электрическом сопротивлении контакта в замкнутом состоянии. В качестве контактных материалов для разрывных контактов помимо тугоплавких металлов (вольфрам, молибден) широко применяют материал системы Аg-СdO при содержании СdО ~ 12-20 мас. %, кроме того, применяют следующие композиции. Аg с Со, Ni, Сr, Мо, W, Та; Сu с W и Мо; Аи с W и Мо – для разрывных контактов в установках большой мощности. В качестве материалов для скользящих контактов, которые должны обладать высокой стойкостью к истиранию, используют твердую медь, бериллиевую бронзу, а также материалы системы Аg-СаО.

33.Сплавы высокого сопротивления

1. Манганин (от марганца — латинское manganum) – его примерный состав - Сu - 85 %; Мn - 12 %; Ni - 3 %, желтоватый цвет объясняется большим содержанием меди. Значение  манганина 0,42 - 0,48 мк0м·м;ТК = (6-50)·10-6 К-1; коэффициент термо-э.д.с. в паре, с медью всего лишь 1-2 мкВ/К.Манганин применяют при производстве резисторов высокого класса.ТКР =18·10-6 1/°С.TПЛ = 960°С. 2. Константан - сплав серебристо-желтого цвета, содержащий Сu-60 %, Ni - 40 % – название «константан» – объясняется значительным постоянством  при изменении температуры т. е. малым ТК = ‑(5‑25)·10-4 K-1 . При нормальной температуре KOHCT = 0,48-0,52 мкОм·м. Нагревостойкость константана выше, чем манганина: константан можно применять для изготовления реостатов и электронагревательных элементов, длительно работающих при температуре 450°С. Существенным отличием от манганина является высокая термо-э.д.с. константана в паре с медью, а также железом; его коэффициент термо-э.д.с. в паре с медью составляет 41-55 мкВ/к. Это является недостатком при использовании константановых резисторов в измерительных схемах. Так как при наличии разности температур в местах контакта константановых проводников с медными возникают термо-э.д.с., которые могут явиться источниками ошибок, особенно при нулевых измерениях в мостовых и потенциометрических схемах. Однако константан с успехом может быть применен при изготовлении термопар.ТПЛ= 1260 °С; ТКР=14·10-6 1/°С.

34.Жаростойкие проводниковые материалы.

Жаростойкими проводниковыми материалами являются сплавы на основе никеля хрома и некоторых других компонентов. Жаростойкость этих сплавов, т.е. их неокисляемость даже при высоких (до 900-1200 °С) температурах обусловлена образованием на их поверхности пленки большой плотности, исключающей доступ кислорода к сплаву (окись хрома Сr2О3 и закись никеля NiO), которые не испаряются с поверхности сплава при высоких температурах.

Жаростойкие проводниковые материалы на основе никеля и хрома называются нихромами, а на основе железа, хрома и алюминия - фехралями (при большом содержании железа) и хромалями. В зависимости от состава   1-1,4 мкОм·м.

Областями применения жаростойких сплавов и изделий из них (голая и изолированная проволока и ленты) являются проволочные резисторы и нагревательные элементы. Кроме того, их применяют ИС с целью получения тонкопленочных резисторов.

35.Сплавы для термопар.

Для изготовления термопар применяются следующие сплавы: копель (44% Ni и 56% Сu), алюмель (95% Ni, остальное Аl, Si, Мg), хромель (90% Ni и10% Сr), платинородий (90% Рt и10% Rh). Термопары могут применяться для измерения следующих температур: платинородий – платина (до 1600 °С), медь – константан, медь – копель ( до 350 °С), железо – константан, железо – копель, хромель – копель (до 600 °С), хромель - алюмель (до 900 - 1000 °С). Для измерения криогенных температур можно использовать железо – золото.

36.Сверхпроводящие металлы и сплавы

Это исчезновение электрического сопротивления, т.е. появление бесконечной удельной проводимости материала, было названо сверхпроводимостью, а критическая температура охлаждения, при которой совершается переход вещества в сверхпроводящее состояние, - температурой сверхпроводниковою перехода ТКР. Переход в сверхпроводящее состояние является обратимым; с повышением температуры до ТКР материал приобретает нормальное (не сверхпроводящее) состояние с конечным значением удельной проводимости . В дальнейшем были обнаружены помимо ртути и многие другие материалы, причем не только чистые металлы, но и различные сплавы и химические соединения, способные при охлаждении до достаточно низкой температуры переходить в сверхпроводящее состояние. Такие материалы получили название сверхпроводников. Известно более 27 простых сверхпроводников (чистых металлов) или сверхпроводников I рода и более 1000 сложных (сплавов и соединений) или сверхпроводников II рода. Однако многие вещества, в том числе и такие наилучшие проводниковые материалы, как серебро и медь, при самых низких достигнутых в настоящее время температурах перевести в сверхпроводящее состояние не удалось. Следует отметить, что сверхпроводниками могут быть соединения и сплавы не только сверхпроводниковых металлов друг с другом, но и сверхпроводниковых элементов с несверхпроводниковыми и даже соединения, в молекулы которых входят атомы исключительно несверхпроводниковых элементов. Так, соединение CuS - сверхпроводник с ТКР - 1,6 К, хотя ни медь Сu, ни сера S не являются сверхпроводниками. Электрический ток, однажды наведенный в сверхпроводящем контуре, будет длительно (годами) циркулировать по этому контуру без заметного уменьшения своей силы и притом без всякого подвода энергии извне (если не учитывать неизбежного расхода энергии для работы охлаждающего устройства); это контур подобно постоянному магниту создает в окружающем Пространстве магнитное поле. Таким образом, обтекаемый электрическим током сверхпроводящий соленоид должен представлять собой «сверх проводниковый электромагнит», не требующий питания током. Однако первоначальные попытки изготовить практически пригодный сверхпроводниковый электромагнит неизменно заканчивались неудачей. Каждому значению температуры данного материала, находящегося в сверхпроводящем состоянии, соответствует свое значение ВКР. Наибольшее возможное значение температуры переход Ткр0 (критическая температура перехода) данного сверхпроводникового материала достигается лишь при ничтожно малой магнитной индукции, т. е. в случае сверхпроводникового электромагнита при весьма малой силе тока, идущего через обмотку этого электромагнита. Наибольшее возможное значение магнитной индукции перехода Вкр0 (критическая магнитная индукция) также соответствует температуре сверхпроводника, лишь ничтожно отличающейся от абсолютного нуля. Зависимость ВКР от температуры во многих случаях выражается формулой ВкрТ = Вкр0[1-(Т/Ткр0)2],Широкие перспективы применения сверхпроводников открывает измерительная техника. Дополняя возможности имеющихся измерительных средств, сверхпроводящие элементы позволяют регистрировать очень тонкие физические эффекты, измерять с высокой точностью и обрабатывать большое количество информации. Уже сейчас на основе сверхпроводимости созданы высокочувствительные болометры для регистрации ИК-излучения, магнитометры Для измерения слабых магнитных потоков, индикаторы сверхмалых напряжений и токов. Кроме сверхпроводниковых электромагнитов, которые производят в большом количестве и применяют для самых разнообразных целей, можно отметить возможности использования сверхпроводников для создания электрических машин, трансформаторов и других устройств малых масс и габаритов и с высоким к.п.д.; кабельных линий для передачи весьма больших мощностей на произвольно большие расстояния; волноводов с особо малым затуханием; накопителей энергии и пр. Ряд устройств памяти и управления основывается на переходе сверхпроводника в сверхпроводящее или нормальное состояние при изменении магнитной индукции (или, соответственно, тока) или температуры. Эффект Майснера–Оксенфельда–Адиадиса может использоваться в работающих практически без трения подшипниках с «магнитной смазкой» (с взаимным отталкивание вала и подшипника) для «магнитной подвески» вагонов сверхпроводного железнодорожного транспорта и т.п.