课件：第一章金属材料电学性能.ppt

（四）化合物、中间相、多相合金的电阻 （1）化合物和中间相的电阻 电阻率变化 当两种金属原子形成化合物时，其电阻率要比纯组元的电阻率高很多 原因 组成化合物后原子间的金属键部分地转化为共价键或离子键，使导电电子数减少 在一些情况下，金属化合物是半导体 一般地，中间相的导电性介于固溶体与化合物之间 （四）化合物、中间相、多相合金的电阻 （2）多相合金的电阻 多相合金的导电性不仅与组成相的导电性及相对量有关，还与合金的组织形态有关(如晶粒度大小) 当合金是等轴晶粒组成的两相机械混合物，并且两相的导电率相近(比值为0.75 ~ 0.95)时，电导率与两相的体积分数呈线性关系： ?1、 ?2、 ? : 分别为各相和多相合金的电导率 ?1、?2 : 各相的体积分数，且?1+?2 =1 合金电阻率与状态图关系的示意图 连续固溶体 多相合金 化合物 间隙相 第三节 电阻分析应用 一、测定固溶体的溶解度曲线 二、研究合金的时效 三、材料疲劳过程的研究 四、研究碳钢的回火 五、研究Cu3Au合金的有序-无序转变 六、马氏体相变的研究 一、测定固溶体的溶解度曲线 建立合金状态图时，常要确定固溶体溶解度曲线，采用电阻分析测定固溶体溶解度是一种很有效的方法 例如固态的二元合金，B在A中只能有限固溶且溶解度随温度的升高而增加 如右图中曲线ab即为要测定的溶解度曲线 不同温度下电阻率随合金成分变化及与状态图的对应关系 二、研究合金的时效 合金的时效往往伴随着脱溶分解过程，从而使电阻率发生显著的变化，所以电阻分析是研究合金时效最有效的方法之一。 （一）研究Fe-Ni-C合金马氏体的时效 （二）研究Al-Si-Cu-Mg铸造合金的时效 所用Fe-Ni-C合金 wNi=18%、 21%、 24% wC=0.03% ~ 0.62% 试样处理 1200?C，24h均匀化处理后，从850?C淬火至液氮得到马氏体 时效和回火 将试样从液氮贮存槽移至规定温度温度的浴槽中，从15s开始按照等比级数增加停留的时间间隔，将不同时间间隔停留后的试样及时返回到液氮槽中，测量其电阻 （一）研究Fe-Ni-C合金马氏体的时效 电阻率(-196?C)与时效时间的关系 Fe-Ni18%-C0.11% 板条状马氏体 Fe-Ni21%-C0.4% 片状马氏体 马氏体时效和回火各区电阻率变化曲线 ?Ⅰ区：?初始下降 Ⅱ区： ?先减后增，出现峰值 Ⅲ区： ?缓慢下降 时效过程与碳的扩散和马氏体中碳量减少有关 时效过程的实质是原子的集团化 （二）研究Al-Si-Cu-Mg铸造合金的时效 试样 490?C/8h+520?C/8h水淬的Al-Si-Cu-Mg铸造合金 电阻变化 时效初期，固溶体中形成G-P区，使导电电子发生散射，电阻增大 当合金开始脱溶析出CuAl2和MgSi时，电阻开始下降 最佳时效温度 160~170?C，合金内形成大量的G-P区导致合金强化 三、材料疲劳过程的研究 原理 材料的应力疲劳是内部位错的增殖、裂纹的扩展等一系列微观缺陷而导致的宏观缺陷发展过程，将引起电阻的变化 方法 将试样开好缺口，装在试验机上，对试样施加周期载荷并通恒定直流电流，在试样缺口两端测定电位差 ?1、2阶段：电阻变化不大 3阶段：电阻缓慢增加，内部缺陷密度不断增高 4阶段：电阻迅速增加，内部裂纹已发展到表面出现微裂纹 镍在低周期应力疲劳时的电阻变化 试样示意图 例子：基于电位法原理的金属结构裂纹监测传感器研究 杜金强等，基于电位法原理的金属结构裂纹监测传感器研究，南京航空航天大学学报，(2010) Vol.42 No.3 387-391 传感器示意图 不同裂纹长度时AC之间的电位差 四、研究碳钢的回火 原理 通常钢的淬火组织是马氏体与残余奥氏体，碳含量越高，残余奥氏体越多 淬火钢回火要发生马氏体的分解和残余奥氏体的转变 由于固溶体的电阻比较高，所以分解过程伴随着电阻不断地下降 特点 110?C以下曲线没有明显变化，说明没有产生组织转变 110?C时出现拐折，说明马氏体开始发生分解析出??相 230?C时又出现拐折，表明发生了残余奥氏体转变 300?C之后变化不明显，说明转变已结束 碳含量越高，淬火温度越高，电阻率变化越大，说明淬火马氏体和残余奥氏体中固溶的碳越多 五、研究Cu3Au合金的有序-无序转变 Cu3Au合金的电阻与加热温度的关系 曲线1室温下无序，300?C出现拐折，表明原子开始向有序排列，之后由于加热温度较高，只能获得部分有序状态，随后转变为无序结构 曲线2室温下有序，从高温无序状态缓慢冷却，转变为有序状态 曲线3室温下部分有序，将高温无序状态合金冷却至某一有序化温度，使有序化在冷却过程中来不及进行，再缓慢冷却，获得部分有序状化态 六、马氏体相变的研究 马氏体相变和逆相变时的电