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電熱合金的物理特性-電阻率

2022-7-14

來源:未知

點擊數: 4344 作者:未知

一、電阻率的定義
電阻率又稱電阻系數或比電阻。它是表示導體抵抗電流通過特性的一個電氣參數。導體的電阻率同電阻間的關系如下：
R=ρL/S
其中，R-導體的電阻，Ω；
L-導體的長度，m；
S-導體的橫斷面積，mm2；
ρ-導體的電阻率，μΩ·m。
電阻率是同合金材料的幾何尺寸無關的電氣參數，它同其化學成分、金相結構（指金屬組織中化學性質、晶體結構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。）、工作溫度相關，是計算電熱合金材料電阻值的重要數據。
二、電熱合金電阻率的特點
電熱合金材料區別于普通導電材料的特點之一，是它對材料的電阻率有一定的要求。普通導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化率、緊湊的結構、穩定的電力傳送等。因此，電熱合金材料的電阻率必須具備以下特點。
（1）電阻率值高：電熱合金材料首先應當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化效率高；電熱元件的容積小；節省合金材料；可以實現大功率快速加熱。在設計溫度高、功率大、體積小的電加熱爐時尤為重要。
在設計電熱元件時，原則上是高溫元件應當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定：電熱元件在使用過程中其電阻率應當保持穩定。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定的加熱質量。
電熱合金在高溫下由于化學成分的變化和沿晶界或晶內析出化合物，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定，因此，長期使用過程中電阻率是穩定的。相反，鐵鉻鋁系合金的穩定性就比較差，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。
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生偏析（合金中各組成元素在結晶時分布不均勻的現象稱為偏析），導致合金均一性下降。
電阻率的均一性對細絲和薄帶材尤其重要。因為他們大多用來生產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系，這種關系可以用電阻溫度系數來表示。理想的電熱合金材料的電阻溫度系數的絕對值越小越好。電阻溫度系數越小，升溫過程電阻變化小，電熱元件的電阻波動值就小，可以實現平穩加熱。

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