Resistència dels aliatges
Hi ha molts metalls i molts més aliatges de diversos metalls.
Els primers aliatges artificials d'experiments metal·lúrgics humans es van crear (basats en restes arqueològiques) entre el 3000 i el 2500 aC aproximadament.
És principalment bronze perquè els metalls dels quals està compost (coure i estany) estan presents (en abundància) en el seu estat natiu i no requereixen extracció del mineral.
L'or i la plata són metalls abundants a la natura i per aquest motiu es coneixen des del V mil·lenni aC, per la qual cosa també es barregen molt sovint, sobretot per canviar el color o la duresa de l'or.
En teoria, hi ha un nombre infinit d'aliatges. El procés bàsic és senzill: només cal escalfar dos o més metalls fins que arribin al punt de fusió adequat, després barrejar-los segons les dosis correctes i començar a refredar-los.
Per tant, n'hi ha prou amb canviar fins i tot lleugerament la dosi dels ingredients per crear un nou aliatge que tingui propietats úniques.A més, les condicions de producció del nou aliatge també són crucials: n'hi ha prou, per exemple, amb canviar el punt de fusió, les condicions de cocció o fins i tot el temps de refredament.
La dependència de la resistència dels aliatges de la seva composició té un caràcter molt diferent. En alguns casos, l'aliatge és una col·lecció de cristalls molt petits dels dos metalls que componen l'aliatge. Cada metall cristal·litza independentment l'un de l'altre, després de la qual cosa els seus cristalls es barregen uniformement i força aleatòriament a l'aliatge.
Es tracta de plom, estany, zinc i cadmi, que es barregen de qualsevol manera. La resistència d'aquests aliatges a diferents concentracions es troba entre els valors extrems de la resistència dels metalls purs, és a dir, sempre és menor que el més gran d'ells i més que el més petit.
Detalls de resistència metàl·lica: Què determina la resistència d'un conductor
Un altre article útil: Propietats bàsiques dels metalls i aliatges
La figura següent mostra gràficament la dependència de la resistivitat d'un aliatge de zinc-estany de la concentració en volum dels dos metalls.
L'abscissa mostra els volums d'estany com a percentatge del volum de la unitat d'aliatge, és a dir. abscissa 60 significa que una unitat de volum d'aliatge conté 0,6 volums d'estany i 0,4 volums de zinc. L'ordenada mostra els valors de resistivitat de l'aliatge multiplicats per 106.
Des dels metalls purs coeficients de resistència de temperatura Són quantitats del mateix ordre properes al coeficient d'expansió dels gasos, és obvi que els aliatges del grup considerat tenen coeficients del mateix ordre.
En molts altres casos, els aliatges dels dos metalls són una massa homogènia composta per petits cristalls composts per àtoms dels dos metalls.
De vegades, aquests cristalls barrejats es poden formar a partir d'àtoms dels dos metalls en qualsevol proporció, de vegades aquestes formacions només són possibles en determinades àrees de concentració.
Fora d'aquestes regions els aliatges són semblants als del primer grup que s'acaben de considerar, excepte que són una barreja de cristalls del metall pur i cristalls de tipus mixt compost per àtoms d'ambdós tipus.
La resistivitat dels aliatges d'aquest tipus sol ser més gran que la resistivitat dels dos metalls.
La figura següent mostra gràficament la dependència de la concentració de la resistivitat d'un aliatge d'or i plata que forma cristalls barrejats a cada concentració. El mètode de construcció de la corba és el mateix que la corba de la figura anterior.
La resistència de la plata pura al gràfic és 1,5 * 10-6, l'or pur 2,0 * 10-8... En aliar volums iguals dels dos metalls (50%), obtenim un aliatge amb una resistència de 10,4 * 10- 6.
Els coeficients de temperatura de resistència dels aliatges d'aquest grup són generalment inferiors als de cadascun dels metalls que componen l'aliatge.
La figura següent mostra gràficament la dependència del coeficient de temperatura d'un aliatge d'or i plata de la concentració d'or.
En el rang de concentracions del 15% al 75%, el coeficient de temperatura de resistència no supera la quarta part del mateix coeficient de metalls purs.
Alguns aliatges de tres metalls tenen importància tècnica.
El primer d'aquests aliatges, la manganina, quan es processa adequadament, té un coeficient de temperatura de zero, amb el resultat que el filferro de manganina s'utilitza per fabricar revistes de resistència de precisió.
Un aliatge de níquel, crom, amb addicions de manganès, silici, ferro, alumini (nicrom) és el material més comú per a la producció de diversos elements de calefacció.
Més detalls sobre aquest tipus d'aliatges: Nicromes: varietats, composició, propietats i característiques
La resta d'aliatges (constantan, niquel·lina, alpaca) s'utilitzen per a la fabricació de reòstats reguladors perquè tenen una resistència considerable i s'oxiden relativament poc a l'aire a aquelles temperatures força elevades que solen tenir els cables de reòstat.
Per obtenir més detalls sobre els aliatges ternaris més utilitzats a la indústria elèctrica, consulteu aquí:Materials d'alta resistència, aliatges d'alta resistència
El millor és buscar els valors de resistència específics de diversos aliatges en llibres de referència especials o determinar-los experimentalment, ja que poden variar molt.
Com a exemple, donem els valors de resistència elèctrica i conductivitat tèrmica dels aliatges Mg-Al i Mg-Zn:
En aquest treball, s'investiga la resistivitat elèctrica i la conductivitat tèrmica dels aliatges binaris Mg — Al i Mg — Zn en el rang de temperatures de 298 K a 448 K i s'analitza la relació entre la conductivitat elèctrica i la conductivitat tèrmica corresponents dels aliatges.
Vegeu també: Els materials conductors més comuns en instal·lacions elèctriques