Otpornost legura

Postoje mnogi metali i mnogo više legura nekoliko metala.

Najranije umjetne legure iz ljudskih metalurških eksperimenata stvorene su (na temelju arheoloških ostataka) od oko 3000. do 2500. godine prije Krista.

Prvenstveno je to bronca jer su metali od kojih se sastoji (bakar i kositar) prisutni (u izobilju) u svom prirodnom stanju i ne zahtijevaju ekstrakciju iz rude.

Zlato i srebro su metali kojih u prirodi ima u izobilju i zbog toga su poznati od 5. tisućljeća prije Krista, pa se vrlo često i miješaju, posebno da bi se promijenila boja ili tvrdoća zlata.

U teoriji postoji beskonačan broj legura. Osnovni postupak je jednostavan: jednostavno zagrijte dva ili više metala dok ne postignu odgovarajuću točku taljenja, zatim ih pomiješajte prema točnim dozama i počnite ih hladiti.

Dakle, dovoljno je samo malo promijeniti dozu sastojaka kako bi se stvorila nova legura koja ima jedinstvena svojstva.Osim toga, uvjeti proizvodnje nove legure također su ključni: dovoljno je, na primjer, promijeniti talište, uvjete pečenja ili čak vrijeme hlađenja.

Ovisnost otpora legura o njihovom sastavu ima vrlo različit karakter. U nekim slučajevima, legura je skup vrlo malih kristala dvaju metala koji čine leguru. Svaki metal kristalizira neovisno jedan o drugom, nakon čega se njihovi kristali jednolično i prilično nasumično miješaju u leguri.

To su olovo, kositar, cink i kadmij, koji se miješaju na bilo koji način. Otpor takvih legura pri različitim koncentracijama nalazi se između ekstremnih vrijednosti otpora čistih metala, to jest, uvijek je manji od većeg od njih i veći od manjeg.

Pojedinosti o otpornosti metala: Što određuje otpor vodiča

Još jedan koristan članak: Osnovna svojstva metala i legura

Donja slika grafički prikazuje ovisnost otpora legure cinka i kositra o volumnoj koncentraciji dvaju metala.

Na apscisi su prikazani volumeni kositra kao postotak jediničnog volumena legure, tj. apscisa 60 znači da jedinica volumena legure sadrži 0,6 volumena kositra i 0,4 volumena cinka. Ordinata pokazuje vrijednosti otpornosti legure pomnožene sa 106.

Budući da su čisti metali temperaturni koeficijenti otpora su veličine istog reda bliske koeficijentu širenja plinova, očito je da legure razmatrane skupine imaju koeficijente istog reda.

U mnogim drugim slučajevima, legure dvaju metala su homogena masa sastavljena od malih kristala koji se sastoje od atoma dvaju metala.

Ponekad se takvi miješani kristali mogu formirati iz atoma dva metala u bilo kojem omjeru, ponekad su takve formacije moguće samo u određenim područjima koncentracije.

Izvan ovih područja legure su slične onima iz prve upravo razmatrane skupine, osim što su mješavina kristala čistog metala i kristala miješanog tipa sastavljenih od atoma oba tipa.

Otpor legura ove vrste obično je veći od otpora dvaju metala.

Donja slika grafički prikazuje ovisnost o koncentraciji otpora legure zlata i srebra koja stvara miješane kristale pri svakoj koncentraciji. Metoda konstruiranja krivulje je ista kao i krivulja na prethodnoj slici.

Otpor čistog srebra na grafu je 1,5 * 10-6, čistog zlata 2,0 * 10-8... Legiranjem jednakih volumena dva metala (50%) dobivamo leguru otpora 10,4 * 10- 6.

Temperaturni koeficijenti otpora za legure ove skupine općenito su niži nego za svaki od metala koji čine leguru.

Na donjoj slici je grafički prikazana ovisnost temperaturnog koeficijenta legure zlata i srebra o koncentraciji zlata.

U rasponu koncentracija od 15% do 75% temperaturni koeficijent otpora ne prelazi četvrtinu istog koeficijenta čistih metala.

Neke legure triju metala su od tehničke važnosti.

Prva od ovih legura, manganin, kada se pravilno obradi, ima temperaturni koeficijent nula, što rezultira time da se žica od manganina koristi za izradu preciznih otpornih spremnika.

Legura nikla, kroma, s dodacima mangana, silicija, željeza, aluminija (nikrom) najčešći je materijal za izradu raznih grijaćih tijela.

Više detalja o ovoj vrsti legura: Nikromi: sorte, sastav, svojstva i karakteristike

Ostale legure (konstantan, niklin, nikl-srebro) koriste se za izradu regulacijskih reostata jer imaju znatnu otpornost i relativno malo oksidiraju na zraku pri onim dosta visokim temperaturama koje često imaju žice reostata.

Za više detalja o ternarnim legurama koje se najčešće koriste u elektroindustriji, pogledajte ovdje:Materijali visoke otpornosti, legure visoke otpornosti

Najbolje je potražiti specifične vrijednosti otpora različitih legura u posebnim referentnim knjigama ili odrediti eksperimentalno, jer mogu jako varirati.

Kao primjer dajemo vrijednosti električnog otpora i toplinske vodljivosti legura Mg-Al i Mg-Zn:

U ovom radu istražuje se električni otpor i toplinska vodljivost binarnih legura Mg — Al i Mg — Zn u temperaturnom području od 298 K do 448 K te se analizira odnos između odgovarajuće električne vodljivosti i toplinske vodljivosti legura.

Vidi također: Najčešći vodljivi materijali u električnim instalacijama