电工电料知识大全（电器技术行业必备知识点）

用作导电材料的金属应具有高的导电性、足够的机械强度、不易氧化、不易腐蚀、容易加工和焊接等特性，还要考虑资源情况。铜、铝及其合金是最常用的导电金属，某些特殊场合，也采用贵金属等其他金属。导电纯金属的主要特性见表1-1。

铜是最早广泛应用的导电材料，具有良好的导电性和力学性能。铝的电导率为铜的62%，密度为铜的33%。铝的比强度（强度与密度之比），比铜高约30%。电阻相同时，铝截面积为铜截面积的168%，而铝的质量只有铜的54%。

表1-1 导电纯金属的主要特性

现代科学技术的发展要求某些导电材料不但具有良好的导电性，且兼有高的强度、硬度和耐热、耐蚀、耐磨等综合特性。因此，不同用途的导电铜合金、铝合金和复合金属导体随之迅速发展。

导电合金的导电性能低于相应纯金属，而强度及耐热等性能却显著提高。

通过一定的复合工艺，将两种或两种以上的不同金属制成的复合导体，有许多独特的优点：高强度、高硬度、高弹性，好的耐磨、耐热、耐蚀和导热性，特殊的磁性和热胀系数等。

1.1.1 导电金属的电阻

电阻是衡量金属导电能力的重要指标和设计选用导电金属的主要参数。金属的电阻常以电阻率p(Ω•mm^2/m)表示

p=R•S / L

式中R一 导体电阻(Ω)；

S— 导体截面(mm^2)；

L一导体长度(m)。

在交流情况下，导体中产生交变磁场，电流不是均匀与地分布在整个导体裁面上。越接近表面，电流密度越大，这就是集肤效应。为减小集肤效应的影响，可减小单线直径及采用纹线或空心线等结构。频率较高时、表面可镀覆高导电金属银等材料。

影响电阻的主要因素是：

1.温度

金属的电阻随温度升高而增大。一般情况下，电阻与温度呈如下线性关系：

R=R0[1 a(T-T0)]

a=(R-R0)/R0/(T-T0)

式中R一 温度T时的电阻；

R0— 温度T0时的电阻；

a—电阻温度系数。

2.合金元素及杂质

合金元素及杂质会导致金属晶格畸变，电阻增如。其影响程度，分如下三种情况：

1) 对基体金属的影响。与元素或杂质的含量[摩尔分数(%)]及其同基体金属的价电子差数有关。

2) 元素或杂质与基体金属的原子半径之差愈大，晶格畸变及电阻增加愈大。

3) 元素或杂质在基体金属中形成固溶体时，电阻显著增加；形成两相混合物时，电阻的变化为一直线。

3.冷变形

纯金属由冷变形引起的电阻增加，一般不超过4%，合金稍高。

4.热处理

金属冷变形引起强度和硬度增加，导电性及塑性降低。退火可恢复其性能。退火温度过高或加热时间过长，金属力学性能变坏，但电阻变化不显著。

1.1.2 导电合金的强化

导电合金的强化，用以提高强度和耐热等性能，尽可能保持高的导电性。常用方法有如下三种：

1.固溶强化

合金元素均匀地溶解在基体金属中形成置换固溶体时，合金保持基体金属的晶格。因溶质和溶剂金属原子半径不同，造成晶格畸变，金属的硬度、强度和电阻升高，强化程度随溶质原子的溶解量、溶质与溶剂原子的半径差以及原子价之差等的增大而增大，电导率随之降低。

2.时效强化

用淬火和时效以提高合金强度。其效果与时效过程中析出的强化相性质、数量和分布状态有关。强化相数量一定，强化相质点的弥散度愈大，合金的强化程度也愈大。固溶处理后进行强烈的冷变形，则时效强化的效果更大。

3.弥散强化

弥散强化的质点是在制造过程中加入的金属氧化物微粒或极细的纤维。氧化物在高温下不溶解于基体金属，因而这类合金具有更好的耐热性，接近熔点时，仍有相当高的强度。机械混合的氧化物含量不高，对基体金属晶格畸变影响小，因此具有较好的导电性。