Электрические свойства сплавов типа твердых растворов

| Категория реферата: Рефераты по физике
| Теги реферата: шпоры по менеджменту, служба реферат
| Добавил(а) на сайт: Галла.

На рисунке 1 приведена зависимость сопротивления Ag-Au сплавов от концентрации при абсолютном 00С и 1000 С. Твердые растворы ферромагнетиков и сильно парамагнитных металлов ведут себя по-иному. Их max сопротивление может соответствовать концентрации, отличной от 50% (ат.).

Например, сопротивление растворов благородных металлов переходных (при больших концентрациях) аномально высоко (рис. 2). Вследствие того, что валентные электроны могут переходить на глубже лежащие недостроенные f- или d-уровни переходных металлов и число электронов, создающих электрический ток уменьшается.

Такой переход электронов следует рассматривать как усиление химического взаимодействия компонентов раствора, если среди них имеется хотя бы один переходный металл.

Сказанное относилось к твердым растворам замещения. Установлено, что в твердых растворах внедрения тантал-дейтерий и тантал-водород электросопротивления также меняется пропорционально С(1-С).

При нагревании твердых растворов их сопротивление как правило растет, однако не так значительно, как у чистых металлов. Температурный коэффициент всегда ниже, чем для чистых металлов, и меняется в зависимости от состава аналогично проводимости.

Понижение температурного коэффициента электросопротивления слабо концентрированных твердых растворов объясняется следующим образом.

Согласно правилу Маттиссена-Флеминга, электрическое сопротивление слабо концентрированного твердого раствора

(1) ( ( (( ( ((

(( - сопротивление основного компонента (растворителя);

(( - остаточное сопротивление, равное с(, где с – атомное содержание примеси, ( - добавочное сопротивление на 1% (ат.) примеси.

Из этого правила следует, что электросопротивление сплава складывается из 2-х составляющих:

1) сопротивление растворителя, которое зависит от температуры и повышается вместе с ней и

2) из составляющей, обусловленной присутствием в основной решетке посторонних атомов, которые искажают эту решетку и главным образом нарушают периодичность электрического потенциала решетки, благодаря чему электросопротивление повышается. Этот фактор – второе слагаемое в формуле
(1) – не зависит от температуры, его влияние при нагреве не повышается.

Отсюда следует, что d((dT для данного ряда твердых растворов (при одном и том же растворители) является величиной постоянной, не зависящей от концентрации примеси, и температурный коэффициент электросопротивления (T =
(d((dT)(1/(T) тем меньше, чем больше (T или чем меньше проводимость при постоянной температуре T в данном ряду твердых растворов.

Правило Матиссена – Флеминга было сформулировано еще в 1860 г. Однако в последнее время во многих металлических системах, в том числе в немагнитных разбавленных растворах, обнаружили некоторое отклонение от этого правила (зависимость остаточного сопротивления от температуры). При исследовании отклонений от правила Матиссена электросопротивление твердого раствора выражают в виде суммы трех слагаемых:

2) ( ( (( ( (( ( (

где ( - величина отклонения от правила Маттиссена, зависящая от температуры и от концентрации растворенной примеси.

При увеличении концентрации примеси отклонения от правила Маттиссена увеличивается, причем зависимость ( от С (С- концентрация примеси) одинакова для разных растворенных элементов при одном растворителе.

Добавочное сопротивление (С в формуле (1) обусловлено рассеянием электронов ионами атомов, растворенных в основном металле. Их нарушающее действие такое же, как и действие отклонения атомов растворителя от своих центральных положений при тепловых колебаниях. При абсолютном нуле (( = 0, остается лишь ((, то есть остаточное сопротивление.

Последнее обстоятельство нашло широкое практическое применение для оценки чистоты металла по величине его остаточного электросопротивления при абсолютном нуле.

Присутствие в простых (непереходных) металлах очень небольших (менее
1% (ат.)) примесей переходных металлов, ионы которых обладают собственным магнитным моментом, приводит к появлению при низких (в окрестности температур жидкого гелия) температурах min на кривых температурной зависимости электросопротивления. Это явление известно под названием аномалии Кондо а температура min называется температурой Кондо.

Обычно аномалия Кондо наблюдается в разбавленных растворах переходных элементов – хрома, марганца, железа в металлах IB группы (Au, Cu, Ag).

В сплавах редкоземельных металлов аномалия Кондо проявляется и в концентрированных растворах, например в сплавах Y-Ce, содержащих до 80%
(ат.) Ce, и даже в интерметаллических соединениях церия: Ce3Al, CeAl2,
CeAl3, CeAl…

При сравнении твердых растворов на базе одновалентного растворителя
(Cu, Ag или Au) обнаружено, что (T уменьшается с повышением валентности растворенного элемента, то есть с лева на право по периоду таблицы
Менделеева.

Из экспериментов следует, что возрастание сопротивления, вызванное содержанием одного атомного процента различных металлов, кроме переходных, растворенных в одном и том же растворителе, зависит от валентности растворителя и растворенных металлов. Чем больше различие между их валентностями, тем больше добавочное сопротивление, то есть