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电热合金的物理特性-电阻率

时间:2020-9-11 12:59:41

 一、电阻率的定义

电阻率又称电阻系数或比电阻。它是表示导体抵抗电流通过特性的一个电气参数。导体的电阻率同电阻间的关系如下:
R=ρL/S
其中,R-导体的电阻,Ω;
            L-导体的长度,m;
            S-导体的横断面积,mm2;
            ρ-导体的电阻率,μΩ·m。
电阻率是同合金材料的几何尺寸无关的电气参数,它同其化学成分、金相结构(指金属组织中化学性质、晶体结构和物理性能相同的组成,其中包括固溶体、金属化合物及纯物质。)、工作温度相关,是计算电热合金材料电阻值的重要数据。
二、电热合金电阻率的特点
电热合金材料区别于普通导电材料的特点之一,是它对材料的电阻率有一定的要求。普通导电材料希望电阻率愈小愈好,而电热合金材料必须有足够的电阻率,以保证制成的电热元件具有高的电热转化率、紧凑的结构、稳定的电力传送等。因此,电热合金材料的电阻率必须具备以下特点。
(1)电阻率值高:电热合金材料首先应当具有比较高的电阻率。用高电阻率材料制成的电热元件其电热转化效率高;电热元件的容积小;节省合金材料;可以实现大功率快速加热。在设计温度高、功率大、体积小的电加热炉时尤为重要。
在设计电热元件时,原则上是高温元件应当选用电阻率高的合金材料,中低温元件则选用较低电阻率的合金材料
(2)使用期电阻率保持稳定:电热元件在使用过程中其电阻率应当保持稳定。电阻率变化越小,元件的电阻变化就小,加热的电功率的变化也小,从而保证了良好而稳定的加热质量。
电热合金在高温下由于化学成分的变化和沿晶界或晶内析出化合物,会引起电阻率变化。镍铬系和镍铬铁系合金在高温下金相组织比较稳定,因此,长期使用过程中电阻率是稳定的。相反,铁铬铝系合金的稳定性就比较差,主要是合金中含铝量依次减少,造成电阻率变化。
(3)电阻率的均一性要好:电阻率的均一性是指每米和每批电热合金线或带材的电阻率或每米电阻值要均匀,波动范围愈小愈好。电阻率的均一性同合金的冶炼、铸坯、热处理、盘条单重等诸多因素有关。
镍铬系和镍铬铁系合金的电阻率均一性好于铁铬铝系合金,后者中的铝在冶炼和铸锭时容易发生偏析(合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析),导致合金均一性下降。
电阻率的均一性对细丝和薄带材尤其重要。因为他们大多用来生产批量很大的家用电器具的电热元件,如果电阻率均一性差,会使每个元件的功率出现差异。
(4)电阻率随温度的变化值要小:电阻率与温度间呈线性关系,这种关系可以用电阻温度系数来表示。理想的电热合金材料的电阻温度系数的绝对值越小越好。电阻温度系数越小,升温过程电阻变化小,电热元件的电阻波动值就小,可以实现平稳加热。

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