Resistenza delle leghe

Ci sono molti metalli e molte più leghe di diversi metalli.

Le prime leghe artificiali da esperimenti metallurgici umani furono create (sulla base di resti archeologici) dal 3000 al 2500 a.C. circa.

È principalmente bronzo perché i metalli di cui è composto (rame e stagno) sono presenti (in abbondanza) allo stato nativo e non richiedono l'estrazione dal minerale.

L'oro e l'argento sono metalli abbondanti in natura e per questo sono conosciuti dal V millennio a.C., quindi molto spesso vengono anche mescolati, in particolare per cambiare il colore o la durezza dell'oro.

In teoria, ci sono un numero infinito di leghe. Il procedimento di base è semplice: basta riscaldare due o più metalli fino a raggiungere il punto di fusione appropriato, quindi miscelarli secondo i dosaggi corretti e iniziare a raffreddarli.

Pertanto, è sufficiente modificare anche leggermente il dosaggio degli ingredienti per creare una nuova lega con proprietà uniche.Inoltre, anche le condizioni di produzione della nuova lega sono cruciali: basta, ad esempio, modificare il punto di fusione, le condizioni di cottura o anche il tempo di raffreddamento.

La dipendenza della resistenza delle leghe dalla loro composizione ha un carattere molto diverso. In alcuni casi la lega è un insieme di piccolissimi cristalli dei due metalli che compongono la lega. Ogni metallo cristallizza indipendentemente l'uno dall'altro, dopodiché i loro cristalli vengono mescolati uniformemente e in modo piuttosto casuale nella lega.

Questi sono piombo, stagno, zinco e cadmio, che vengono mescolati in qualsiasi modo. La resistenza di tali leghe a diverse concentrazioni si trova tra i valori estremi della resistenza dei metalli puri, cioè è sempre inferiore al più grande e maggiore del più piccolo.

Dettagli sulla resistenza del metallo: Cosa determina la resistenza di un conduttore

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La figura sottostante mostra graficamente la dipendenza della resistività di una lega zinco-stagno dalla concentrazione volumetrica dei due metalli.

L'ascissa mostra i volumi di stagno come percentuale del volume dell'unità di lega, cioè ascissa 60 significa che un volume unitario di lega contiene 0,6 volumi di stagno e 0,4 volumi di zinco. In ordinata sono riportati i valori di resistività della lega moltiplicati per 106.

Poiché metalli puri coefficienti di temperatura della resistenza sono grandezze dello stesso ordine prossime al coefficiente di dilatazione dei gas, è ovvio che le leghe del gruppo considerato hanno coefficienti dello stesso ordine.

In molti altri casi le leghe dei due metalli sono una massa omogenea composta da piccoli cristalli composti da atomi dei due metalli.

A volte tali cristalli misti possono essere formati da atomi dei due metalli in qualsiasi rapporto, a volte tali formazioni sono possibili solo in determinate aree di concentrazione.

Al di fuori di queste regioni le leghe sono simili a quelle del primo gruppo appena considerato, tranne per il fatto che sono una miscela di cristalli del metallo puro e cristalli di tipo misto composti da atomi di entrambi i tipi.

La resistività delle leghe di questo tipo è solitamente maggiore della resistività dei due metalli.

La figura sottostante mostra graficamente la dipendenza dalla concentrazione della resistività di una lega di oro e argento che forma cristalli misti a ciascuna concentrazione. Il metodo di costruzione della curva è lo stesso della curva nella figura precedente.

La resistenza dell'argento puro sul grafico è 1,5 * 10-6, oro puro 2,0 * 10-8... Legando volumi uguali dei due metalli (50%), otteniamo una lega con una resistenza di 10,4 * 10- 6.

I coefficienti di resistenza alla temperatura per le leghe di questo gruppo sono generalmente inferiori rispetto a ciascuno dei metalli che compongono la lega.

La figura sottostante mostra graficamente la dipendenza del coefficiente di temperatura di una lega di oro e argento dalla concentrazione di oro.

Nell'intervallo di concentrazioni dal 15% al ​​75%, il coefficiente di resistenza alla temperatura non supera un quarto dello stesso coefficiente dei metalli puri.

Alcune leghe di tre metalli sono di importanza tecnica.

La prima di queste leghe, la manganina, se opportunamente lavorata, ha un coefficiente di temperatura pari a zero, con il risultato che il filo di manganina viene utilizzato per realizzare caricatori di resistenza di precisione.

Una lega di nichel, cromo, con aggiunte di manganese, silicio, ferro, alluminio (nicromo) è il materiale più comune per la produzione di vari elementi riscaldanti.

Maggiori dettagli su questo tipo di leghe: Nicromi: varietà, composizione, proprietà e caratteristiche

Le restanti leghe (costantana, nichelina, alpacca) sono utilizzate per la fabbricazione di reostati di regolazione perché hanno una notevole resistenza e si ossidano relativamente poco all'aria a quelle temperature piuttosto elevate che spesso hanno i fili dei reostati.

Per maggiori dettagli sulle leghe ternarie più comunemente utilizzate nell'industria elettrica, vedere qui:Materiali ad alta resistenza, leghe ad alta resistenza

È meglio cercare valori di resistenza specifici di varie leghe in libri di riferimento speciali o determinarli sperimentalmente, poiché possono variare ampiamente.

A titolo di esempio, diamo i valori di resistenza elettrica e conducibilità termica delle leghe Mg-Al e Mg-Zn:

In questo lavoro, la resistività elettrica e la conducibilità termica delle leghe binarie Mg — Al e Mg — Zn vengono studiate nell'intervallo di temperatura da 298 K a 448 K e viene analizzata la relazione tra la corrispondente conducibilità elettrica e conducibilità termica delle leghe.

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