32.Сплавы высокого сопротивления. Их применение и основные характеристики.

Общие сведения. При использовании этих сплавов для электроиз­мерительных приборов и образцовых резисторов, помимо высокого удельного сопротивления ρ, требуются также высокая стабильность ρ во времени, малый температурный коэффициент удельного со­противления ар и малый коэффициент термо-э. д. с. в паре данного сплава с медью. Возможность изготовления из них гибкой проволоки, иногда весьма тонкой. Желательно, чтобы сплавы были дешевыми и по возможности не содержали дефицитных компонентов.

Манганин. Это наиболее типичный и широко применяемый для изготовления образцовых резисторов и т. п. сплав. Примерный состав его: Сu — 85%, Мn— 12%, Ni — 3%. название происходит от наличия в нем марганца; желтоватый цвет объясняется большим содержанием меди ρ мангани­на 0,42—0,48 мкОмм. Манганин может вытягиваться в тонкую (до диаметра 0,02 мм) проволоку. Для обеспечения малого значения ар и стабильности р во времени манганиновая проволока подвергается специальной термообработке (отжиг в вакууме при температуре 550—600° С с последующим медленным охлаждением; намотанные катушки иногда дополнитель­но отжигаются при 200° С).

Константан — сплав, содержащий около 60% меди и 40% ни­келя; этот состав отвечает минимуму ТКR в системе Сu—Ni при довольно высоком значении ρ. Название «константан» объясняется значительным постоянством ρ при изменении температуры. По механическим свойствам константан близок к манганину. Его плотность 8,9 Мг/м3.

Нагревостойкость константана выше, чем манганина: константан можно применять для изготовления реостатов и электронагрева­тельных элементов, длительно работающих при высокой температуре. Отличие константана от манганина -- высокая термо-э. д. с, константана в паре с медью, а также с желе­зом. Это недостаток; при наличии разности температур в местах контакта константановых проводников с медными возникают термоэлектродвижущие силы, которые могут явиться источником ошибок, особенно при мостовых и потенциометрических методах измерений. Зато константан с успехом может быть использован при изготовлении термопар, служащих для измерения температуры до нескольких сотен градусов. Широкому применению константана препятствует большое со­держание в его составе дорогого и дефицитного никеля.

Сплавы на основе железа. Эти сплавы в основном применяются для электронагревательных элементов. Высокая нагревостойкость таких элементов объясняется введением в их состав достаточно больших количеств металлов, имеющих высокое значение объемного коэффициента оксидации К(отношение объема оксида к объему металла вошедшего в этот оксид) и потому при нагреве на воздухе образующих практически сплошную оксидную пленку. Такими металлами являются никель, хром и алюминий. Железо имеет объемный коэффициент оксида­ции меньше единицы и потому при нагреве легко окисляется; чем больше содержание железа в сплаве тем менее нагревостоек этот сплав.

Сплавы Fе—Ni—Сr называются нихромами или (при повышенном содержании Fе) ферронихромами; Fе—Сг—А1 называются фехралями и хромалями.

Длительность работы электронагревательных элементов из ни­хрома и аналогичных сплавов может быть во много раз увеличена при исключении доступа кислорода к поверхности проволоки. В трубчатых нагревательных элементах проволока из сплава высокого сопротивления проходит по оси трубки из стойкого к окислению металла; промежуток между проволокой и трубкой заполняется порошком диэлектрика с высокой теплопроводностью. При дополнительной протяжке такой трубки ее внешний диаметр уменьшается, магнезия уплотняется и образует механически прочную изоляцию внутреннего провод­ника. Такие нагревательные элементы применяются, например, в электрических кипятильниках; они могут работать весьма дли­тельно без повреждений.

Хромо-алюминиевые сплавы (фехраль, хромаль) намного дешевле нихромов, так как хром и алюминий сравнительно дешевы и легко доступны. Но эти сплавы менее технологичны, более тверды из них могут быть получены проволоки и ленты лишь большего поперечного сечения, чем из нихромов. Поэтому эти сплавы используются для электронагревательных устройств большой мощности и про­мышленных электрических печей.