Константан
| Константан | |
|---|---|
 Катушка константанской проволоки | |
| Тип материала | Медно-никелевый сплав |
| Физические свойства | |
| Плотность ( р ) | 8,885 г/см 3 |
| Механические свойства | |
| Модуль Юнга ( Э ) | 162 ГПа |
| Предел прочности ( σ т ) | ~450 МПа |
| Удлинение ( е ) на перерыве | ~0.25% |
| Термические свойства | |
| Температура плавления ( Т м ) | 1210 °С |
| Электрические свойства | |
| Поверхностное сопротивление | 0,56 мкОм·м |
Константан , также известный в различных контекстах как Эврика, Адванс и Ферри, относится к медно-никелевому сплаву, обычно используемому из-за его стабильного электрического сопротивления в широком диапазоне температур. [1] Обычно он состоит из 55% меди и 45% никеля. [2] Его главной особенностью является незначительное термическое изменение удельного сопротивления , которое является постоянным в широком диапазоне температур. Известны и другие сплавы со столь же низкими температурными коэффициентами , например манганин (Cu [86%] / Mn [12%] / Ni [2%]).
История
[ редактировать ]В 1887 году Эдвард Уэстон обнаружил, что металлы могут иметь отрицательный температурный коэффициент сопротивления, изобрел то, что он назвал своим «Сплавом № 2».Он производился в Германии , где был переименован в «Константан». [3] [4]
Константановый сплав
[ редактировать ]Из всех сплавов, используемых в современных тензорезисторах , константан является старейшим и до сих пор наиболее широко используемым. Эта ситуация отражает тот факт, что константан обладает наилучшим сочетанием свойств, необходимых для многих применений в области тензодатчиков. Этот сплав имеет, например, достаточно высокую чувствительность к деформации , или манометрический коэффициент , который относительно нечувствителен к уровню деформации и температуре . Его удельное сопротивление ( 5,00 × 10 −7 Ом·м ) [2] достаточно высок для достижения подходящих значений сопротивления даже в очень маленьких сетях, а его температурный коэффициент сопротивления довольно низок. Кроме того, константан характеризуется хорошей усталостной долговечностью и относительно высокой способностью к удлинению . Однако константан имеет тенденцию проявлять непрерывный дрейф при температуре выше 65 ° C (149 ° F); [5] и эту характеристику следует принимать во внимание, когда нулевая стабильность тензорезистора является критической в течение часов или дней. Константан также используется для электронагрева и термопар . [6]
А-сплав
[ редактировать ]Очень важно, что константан можно обрабатывать для самокомпенсации температуры, чтобы соответствовать широкому диапазону коэффициентов теплового расширения исследуемого материала . Сплав А поставляется с номерами температурной самокомпенсации (STC) 00, 03, 05, 06, 09, 13, 15, 18, 30, 40 и 50 для использования на испытуемых материалах с соответствующими коэффициентами теплового расширения, выраженными в частях на миллион по длине (или мкм/м) на градус Фаренгейта.
Р-сплав
[ редактировать ]Для измерения очень больших деформаций, 5% (50 000 микродеформаций ) или выше, в качестве материала сетки обычно выбирают отожженный константан (сплав P). Константан в этой форме очень пластичен ; а при расчетной длине 0,125 дюйма (3,2 мм) и более можно деформировать до >20%. Однако следует иметь в виду, что при высоких циклических деформациях сплав Р будет демонстрировать некоторое постоянное изменение удельного сопротивления с каждым циклом и вызывать соответствующее смещение нуля тензорезистора. Из-за этой характеристики и тенденции к преждевременному выходу из строя сетки при повторяющихся нагрузках сплав P обычно не рекомендуется использовать для циклических деформаций. Сплав P доступен с номерами STC 08 и 40 для использования с металлами и пластиками соответственно.
Физические свойства
[ редактировать ]| Свойство | Ценить |
|---|---|
| Электрическое сопротивление при комнатной температуре [2] | 5.00 × 10 −7 О·м |
| Температурный коэффициент при 20 °C [7] | 8 частей на миллион·К −1 |
| Температурный коэффициент от −55 до 105 °C [2] | ±40 частей на миллион·К −1 |
| Точка Кюри [8] | 35 К |
| Плотность [2] | 8.9 × 10 3 кг/м 3 |
| Температура плавления | 1221–1300 °С |
| Удельная теплоемкость | 390 Дж/(кг·К) |
| Теплопроводность при 23 °C | 19,5 Вт/(м·К) |
| Линейный коэффициент теплового расширения при температуре от 25 до 105 °C. [2] | 14.9 × 10 −6 К −1 |
| Предел прочности [2] | 455–860 МПа |
| Удлинение при переломе | <45% |
| Модуль упругости | 162 ГПа |
Измерение температуры
[ редактировать ]Константан также используется для изготовления термопар с проволокой из железа , меди или хромеля . [6] Он имеет чрезвычайно сильный отрицательный коэффициент Зеебека выше 0 градусов Цельсия. [9] что приводит к хорошей температурной чувствительности.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ М. А. Лотон; Д. Ф. Варн (2003). Справочник инженеров-электриков (16-е изд.). Эльзевир. п. 10/43. ISBN 0-7506-4637-3 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Дж. Р. Дэвис (2001). Медь и медные сплавы . АСМ Интернешнл. п. 158. ИСБН 0-87170-726-8 .
- ^ Хронологическая история развития электротехники с 600 г. до н. э. Национальная ассоциация производителей электротехники. 1946. с. 59.
- ^ Д.О. Вудбери (1949). Мера величия: краткая биография Эдварда Уэстона . МакГроу-Хилл. п. 168.
- ^ Ханна, РЛ (1992). Руководство пользователя тензодатчика . Нью-Йорк: Спрингер. п. 50. ISBN 978-0412537202 .
- ^ Jump up to: а б «Работа с хромелем, алюмелем и константаном» . Компания Китс Мануфэкчуринг Ко . 12 марта 2015 г. Проверено 18 мая 2016 г.
- ^ Дж. О'Мэлли (1992). Очерк теории и проблем основного анализа цепей Шаума . МакГроу-Хилл Профессионал. п. 19 . ISBN 0-07-047824-4 .
- ^ Варанаси, резюме; Брунке, Л.; Берк, Дж.; Маартенсе, И.; Падмаджа, Н.; Эфстатиадис, Х.; Чейни, А.; Барнс, ПН (2006). «Подложки из двуосно-текстурированного сплава константана (Cu 55 мас.%, Ni 44 мас.%, Mn 1 мас.%) для проводников с покрытием YBa2Cu3O7-x». Сверхпроводниковая наука и технология . 19 (9): 896. Бибкод : 2006SuScT..19..896В . дои : 10.1088/0953-2048/19/9/002 . S2CID 119007573 .
- ^ Справочник по измерению температуры Том. 3, под редакцией Робина Э. Бентли.
Библиография
[ редактировать ]- Дж. Р. Дэвис (2001). Медь и медные сплавы . АСМ Интернешнл. ISBN 0-87170-726-8 .