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電熱合金的物理特性-電阻率

2022-7-14

來源:未知

點(diǎn)擊數(shù): 4793 作者:未知

一、電阻率的定義
電阻率又稱電阻系數(shù)或比電阻。它是表示導(dǎo)體抵抗電流通過特性的一個電氣參數(shù)。導(dǎo)體的電阻率同電阻間的關(guān)系如下：
R=ρL/S
其中，R-導(dǎo)體的電阻，Ω；
L-導(dǎo)體的長度，m；
S-導(dǎo)體的橫斷面積，mm2；
ρ-導(dǎo)體的電阻率，μΩ·m。
電阻率是同合金材料的幾何尺寸無關(guān)的電氣參數(shù)，它同其化學(xué)成分、金相結(jié)構(gòu)（指金屬組織中化學(xué)性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組成，其中包括固溶體、金屬化合物及純物質(zhì)。）、工作溫度相關(guān)，是計(jì)算電熱合金材料電阻值的重要數(shù)據(jù)。
二、電熱合金電阻率的特點(diǎn)
電熱合金材料區(qū)別于普通導(dǎo)電材料的特點(diǎn)之一，是它對材料的電阻率有一定的要求。普通導(dǎo)電材料希望電阻率愈小愈好，而電熱合金材料必須有足夠的電阻率，以保證制成的電熱元件具有高的電熱轉(zhuǎn)化率、緊湊的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的電力傳送等。因此，電熱合金材料的電阻率必須具備以下特點(diǎn)。
（1）電阻率值高：電熱合金材料首先應(yīng)當(dāng)具有比較高的電阻率。用高電阻率材料制成的電熱元件其電熱轉(zhuǎn)化效率高；電熱元件的容積小；節(jié)省合金材料；可以實(shí)現(xiàn)大功率快速加熱。在設(shè)計(jì)溫度高、功率大、體積小的電加熱爐時尤為重要。
在設(shè)計(jì)電熱元件時，原則上是高溫元件應(yīng)當(dāng)選用電阻率高的合金材料，中低溫元件則選用較低電阻率的合金材料。
（2）使用期電阻率保持穩(wěn)定：電熱元件在使用過程中其電阻率應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定。電阻率變化越小，元件的電阻變化就小，加熱的電功率的變化也小，從而保證了良好而穩(wěn)定的加熱質(zhì)量。
電熱合金在高溫下由于化學(xué)成分的變化和沿晶界或晶內(nèi)析出化合物，會引起電阻率變化。鎳鉻系和鎳鉻鐵系合金在高溫下金相組織比較穩(wěn)定，因此，長期使用過程中電阻率是穩(wěn)定的。相反，鐵鉻鋁系合金的穩(wěn)定性就比較差，主要是合金中含鋁量依次減少，造成電阻率變化。
（3）電阻率的均一性要好：電阻率的均一性是指每米和每批電熱合金線或帶材的電阻率或每米電阻值要均勻，波動范圍愈小愈好。電阻率的均一性同合金的冶煉、鑄坯、熱處理、盤條單重等諸多因素有關(guān)。
鎳鉻系和鎳鉻鐵系合金的電阻率均一性好于鐵鉻鋁系合金，后者中的鋁在冶煉和鑄錠時容易發(fā)生偏析（合金中各組成元素在結(jié)晶時分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析），導(dǎo)致合金均一性下降。
電阻率的均一性對細(xì)絲和薄帶材尤其重要。因?yàn)樗麄兇蠖嘤脕砩a(chǎn)批量很大的家用電器具的電熱元件，如果電阻率均一性差，會使每個元件的功率出現(xiàn)差異。
（4）電阻率隨溫度的變化值要小：電阻率與溫度間呈線性關(guān)系，這種關(guān)系可以用電阻溫度系數(shù)來表示。理想的電熱合金材料的電阻溫度系數(shù)的絕對值越小越好。電阻溫度系數(shù)越小，升溫過程電阻變化小，電熱元件的電阻波動值就小，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)加熱。

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