材料的性质
柔性材料应该是相对于刚性材料而言的,柔性材料具有较好的弹塑性和韧性,发生大的形变时,不容易发生破坏。而刚性的材料不容易发生变形,而且变形量大的时候,往往容易发生破坏。一般硬度高的材料,刚性较好,但脆性往往较大,柔性自然较差。不过,刚性、柔性、脆性和材料硬度并没有确定的一一对应的关系,只是经验!
脆性:材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
所谓韧,就是折不断。柳枝和藤条都柔而易折弯曲,后者却很难将其折断,施力一旦撤离马上回弹原位,这就是韧性了。制作成藤椅等。
金属材料在外载荷的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出。
刚度:机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内,刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数,即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度,即单位力引起的位移。
碳(C)碳是钢中的主要合金元素,当含碳量增加时,钢的强度、硬度明显提高,而塑性降低。锰(Mn)锰在钢中是一种较好的合金剂,随着锰含量的增加,其强度和韧性会有所提高。硅(Si )硅也是一种较好的合金剂,在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能;若含量过高,则降低塑性和韧性。铬(Cr)铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。镍(Ni)镍对钢的韧性有比较显著的效果,一般低温冲击值要求较高时,适当掺入一些镍。硫(S)硫是一种有害杂质。
由于铝密度小,取材广泛,且价格比铜便宜,目前被广泛用于电力系统中传输电力的架空输电线路。为解决铝材刚性不足缺陷,一般采用钢芯铝绞线,即铝绞线内部包有一根钢线,以提高强度。银导电性能最好,但由于成本高很少被采用,只有在高要求场合才被使用,如精密仪器、高频震荡器、航天等。顺便说下金,在某些场合仪器上触点也有用金的,那是因为金的化学性质稳定故采用,并不是因为其电阻率小所致。
我国规程规定,钢芯铝绞线的最高允许温度一般采用+70 摄氏度(大跨越可采用+90 摄氏度),钢绞线的最高允许温度一般采用+125 摄氏度。
------------为了不使导线的机械强度因为温度上升过高而降低,同时也为了导线的绝缘不因为过高的温度而老化变质,造成安全隐患,各种导线都规定了最高允许温度。这个温度一般是65o--70度。同时还规定了:当导线的温度不超过最高允许温度时的最大持
续电流就是该导线的安全电流!
塑料绝缘电线导体的工作温度要根据绝缘材料的耐温等级来决定:聚氯乙烯绝缘 长期工作温度70°C,短时不超过165°C聚乙烯绝缘,长期工作温度75°C,短时不超过180°C交联聚乙烯绝缘,长期工作温度90°C,短时不超过250°C短时是指一般不超过5秒
在温度变化不大的范围内:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度,ρo是O℃时的电阻率,a是电阻率温度系数。如一个220 V -100 W电灯灯丝的电阻,通电时是484欧姆,未通电时只有40欧姆左右.
材料电阻率(Ω m)
(1)银1.65 ×10-8
(2)铜1.75 ×10-8
(3)金2.40×10-8
(4)铝2.83 ×10-8
(5钨5.48 ×10-8
(6)铁9.78 ×10-8
(7)铂2.22 ×10-7
金属里有导热性好的,也有导热性不好的,这要看你使用的是什么材料了。实际上,导热性最好的并不是金属材料,而是金刚石。金刚石的导热率为1300~2400 W/(m*K),其次为硅,导热率为611 ;金属里导热率最好的是银,导热率为429 ,铜的导热率为401 ,金的导热率为317 ,铝为240 ,铁为84~90 ,不锈钢的导热率只有铁的1/3
金属导电的原理:金属是由金属阳离子与自由电子通过金属键构成的晶体。
合金和杂质的影响表现为杂质与合金元素导 致金属晶格发生畸变,造成电子被散射的概率增加,因而电阻率增加。所以高电阻导电材料均由合金组成.
电流本质是自由电子定向移动,导热是粒子通过接触碰撞传递动能,温度高的物体,热运动剧烈,金属内部的原子的不规则运动阻碍自由电子流过导体,所以温度升高电阻变大,相反地,碰撞加剧使动能增加,如白炽灯冷却时电阻只有20欧姆,但通电发热后电阻就有484欧姆。