Resistencia de aleaciones
Hay muchos metales y muchas más aleaciones de varios metales.
Las primeras aleaciones artificiales a partir de experimentos metalúrgicos humanos se crearon (sobre la base de restos arqueológicos) entre el 3000 y el 2500 a.
Es principalmente bronce porque los metales que lo componen (cobre y estaño) están presentes (en abundancia) en su estado nativo y no requieren extracción del mineral.
El oro y la plata son metales abundantes en la naturaleza y por eso se conocen desde el V milenio a. C., por lo que también se mezclan muy a menudo, en particular para cambiar el color o la dureza del oro.
En teoría, hay un número infinito de aleaciones. El proceso básico es simple: simplemente caliente dos o más metales hasta que alcancen el punto de fusión adecuado, luego mézclelos según las dosis correctas y comience a enfriarlos.
Por lo tanto, basta con cambiar incluso ligeramente la dosificación de los ingredientes para crear una nueva aleación que tenga propiedades únicas.Además, las condiciones de producción de la nueva aleación también son cruciales: basta, por ejemplo, con cambiar el punto de fusión, las condiciones de cocción o incluso el tiempo de enfriamiento.
La dependencia de la resistencia de las aleaciones de su composición tiene un carácter muy diferente. En algunos casos, la aleación es una colección de cristales muy pequeños de los dos metales que componen la aleación. Cada metal cristaliza independientemente uno del otro, después de lo cual sus cristales se mezclan de manera uniforme y aleatoria en la aleación.
Estos son el plomo, el estaño, el zinc y el cadmio, que se mezclan de cualquier forma. La resistencia de tales aleaciones a diferentes concentraciones se encuentra entre los valores extremos de la resistencia de los metales puros, es decir, siempre es menor que el mayor de ellos y mayor que el menor.
Detalles de la resistencia del metal: ¿Qué determina la resistencia de un conductor?
Otro artículo útil: Propiedades básicas de metales y aleaciones.
La siguiente figura muestra gráficamente la dependencia de la resistividad de una aleación de zinc y estaño en la concentración de volumen de los dos metales.
La abscisa muestra los volúmenes de estaño como porcentaje del volumen unitario de aleación, es decir abscisa 60 significa que una unidad de volumen de aleación contiene 0,6 volúmenes de estaño y 0,4 volúmenes de zinc. La ordenada muestra los valores de resistividad de la aleación multiplicados por 106.
Dado que los metales puros coeficientes de temperatura de resistencia son cantidades del mismo orden cercanas al coeficiente de dilatación de los gases, es obvio que las aleaciones del grupo considerado tienen coeficientes del mismo orden.
En muchos otros casos, las aleaciones de los dos metales son una masa homogénea compuesta por pequeños cristales compuestos por átomos de los dos metales.
A veces, tales cristales mixtos se pueden formar a partir de átomos de los dos metales en cualquier proporción, a veces, tales formaciones son posibles solo en ciertas áreas de concentración.
Fuera de estas regiones, las aleaciones son similares a las del primer grupo que acabamos de considerar, excepto que son una mezcla de cristales del metal puro y cristales de tipo mixto compuestos de átomos de ambos tipos.
La resistividad de las aleaciones de este tipo suele ser mayor que la resistividad de los dos metales.
La siguiente figura muestra gráficamente la dependencia de la concentración de la resistividad de una aleación de oro y plata formando cristales mixtos en cada concentración. El método de construcción de la curva es el mismo que el de la curva de la figura anterior.
La resistencia de la plata pura en el gráfico es 1,5 * 10-6, el oro puro 2,0 * 10-8... Aleando volúmenes iguales de los dos metales (50%), obtenemos una aleación con una resistencia de 10,4 * 10- 6.
Los coeficientes de temperatura de resistencia para las aleaciones de este grupo son generalmente más bajos que para cada uno de los metales que componen la aleación.
La siguiente figura muestra gráficamente la dependencia del coeficiente de temperatura de una aleación de oro y plata con la concentración de oro.
En el rango de concentraciones del 15% al 75%, el coeficiente de resistencia a la temperatura no supera la cuarta parte del mismo coeficiente de los metales puros.
Algunas aleaciones de tres metales son de importancia técnica.
La primera de estas aleaciones, la manganina, cuando se procesa adecuadamente, tiene un coeficiente de temperatura de cero, con el resultado de que el alambre de manganina se utiliza para fabricar cargadores de resistencia de precisión.
Una aleación de níquel, cromo, con adiciones de manganeso, silicio, hierro, aluminio (nicromo) es el material más común para la producción de varios elementos de calefacción.
Más detalles sobre este tipo de aleaciones: Nicromos: variedades, composición, propiedades y características
Las aleaciones restantes (constantán, niquelina, alpaca) se utilizan para la fabricación de reóstatos de regulación porque tienen una resistencia considerable y se oxidan relativamente poco en el aire a las temperaturas bastante altas que suelen tener los alambres de los reóstatos.
Para más detalles sobre las aleaciones ternarias más utilizadas en la industria eléctrica, consulte aquí:Materiales de alta resistencia, aleaciones de alta resistencia
Lo mejor es buscar valores de resistencia específicos de varias aleaciones en libros de referencia especiales o determinarlos experimentalmente, ya que pueden variar ampliamente.
Como ejemplo, damos los valores de resistencia eléctrica y conductividad térmica de las aleaciones de Mg-Al y Mg-Zn:
En este trabajo, se investiga la resistividad eléctrica y la conductividad térmica de las aleaciones binarias Mg — Al y Mg — Zn en el rango de temperatura de 298 K a 448 K y se analiza la relación entre la conductividad eléctrica y la conductividad térmica correspondientes de las aleaciones.
Ver también: Los materiales conductores más habituales en las instalaciones eléctricas