第七讲 合金的导电性
金属导电性
§2.3 金属的导电性•依据量子力学，认为电子在点阵中并不直线移动，而是像光线那样，按波动力学的规律运动。
各个波在原子上被散射，然后互相干涉并连续地形成波前。
•按照量子力学的概念将电导率加以修改，可得•表明：对一定的金属来说，其电导率随着散射的几率p而变化。
•散射量和特征温度成正比。
可以设想具有理想点阵(无畸变)的金属在0K下电子波是被散射的，和电导率应为无限大，所以电阻等于零。
而当加热时，随着热振动的增加，减小，电阻增大。
2 影响金属导电性的因素（1）温度的影响温度升高导致离子振动加剧，使电阻增大。
电阻和温度的关系常用下述公式来表示。
式中称为平均电阻温度系数。
（2）应力的影响•在弹性范围内单向拉伸或者扭转应力能提高金属的电阻率。
•应力使电阻增加是由于在拉伸时应力使原子的间距增大而造成的，但在单向压应力作用下，对于大多数金属来说使电阻率降低。
（4）热处理的影响•冷加工后进行退火，可以使电阻率降低，特别是经过较大的压缩以后，在100℃退火可看到明显的恢复。
•金属在冷加工后，电阻随着退火温度的升高而下降，但当退火温度高于再结晶温度时，由于再结晶后新晶粒的晶界阻碍电子运动，电阻反而又增加。
•淬火能够固定金属在高温时空位的浓度，从而产生残留电阻。
空位浓度愈高，残留电阻愈大。
且随着淬火加热温度的增高，空位的浓度愈大。
3 合金的导电性•合金的导电性与合金的成分，组织有关。
•（1）固溶体的电阻当一个合金形成固溶体时，一般的规律是电导率降低，而电阻率提高。
•冷加工对固溶体如同对纯金属的影响一样使电阻增大，而退火时则使电阻减小，当对固溶体进行冷加工和退火时，即使是浓度较低的固溶体，其电阻的改变也较相同条件下纯金属电阻的改变大得多。
（2）金属化合物的电阻•由于组成了金属化合物，原子间的金属键部分的改换成了共价键或离子键，使有效电子数减少了，故导致金属化合物导电性能变差。
•金属间的化学作用使结合的性质发生了变化，也常常使形成的一些化合物成为半导体，甚至完全消失导体的性质。
合金导电率与纯铜导电率
合金导电率与纯铜导电率下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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金属的导电性与热导性
金属的导电性与热导性金属作为一种重要的材料，具有优异的导电性和热导性，广泛应用于电子、能源、建筑等领域。
本文将介绍金属的导电性与热导性的原理和特点，并探讨其应用。
一、导电性原理和特点1.1 导电性原理金属的导电性是由其晶体结构和电子结构决定的。
金属晶体由正离子核和自由电子云组成，自由电子能在晶体中自由运动，形成电子气。
当外加电场作用于金属中时，电子气会在导电体内形成电流，从而实现电能的传导。
1.2 导电性特点金属的导电性具有以下特点：首先，金属的导电性较好，能够传导电流，并且电阻较低。
这是因为金属中存在大量自由电子，电子之间的相互作用较弱，电子能够自由运动，形成连续的电流。
其次，金属的导电性具有良好的稳定性。
金属导体在通电时不易发生电子散射、热扩散等现象，能够稳定地传导电流。
最后，金属的导电性随着温度的升高而略有下降。
这是由于温度升高会导致金属晶格振动增大，影响了电子的自由运动。
二、热导性原理和特点2.1 热导性原理金属的热导性是由其分子及电子的传导贡献决定的。
金属中的自由电子能够在外加温度梯度作用下传递热能，实现热量的导热。
2.2 热导性特点金属的热导性具有以下特点：首先，金属的热导性较好，能够迅速传递热量。
金属中的自由电子具有高速度，能够迅速传递热能，使热量快速传导。
其次，金属的热导性具有较高的热传导率。
热传导率是衡量物质导热能力的重要指标，金属的热传导率较高，能够迅速传递热量。
最后，金属的热导性受到材料的晶格结构和温度的影响。
晶格结构的不完整、缺陷会影响金属的热导性能力，而温度的升高会影响金属颗粒振动，从而影响热量的传导。
三、导电性与热导性的应用3.1 电子领域金属的导电性使其成为电子器件制造中重要的材料。
电子器件中的导线、电极通常采用金属材料，以实现电流的传导和电能的转换。
此外，金属材料在集成电路、电子元件等领域也有广泛的应用。
3.2 能源领域金属的导电性和热导性在能源领域具有重要应用。
金属导热件及导电性
金属导热件及金属导电性导热性金属材料传导热量的性能称为导热性。
材料的导热性用热导率(劝;称才热系数)A来表示。
材料的热导率越大，说明导热性越好。
极来说，金属越纯，其导热能力越大，金属的导热能力以银为最好，铜、铝次之。
常用金属的热导率。
合金的导热性比纯金属差，金属及合金的热导率远高于非金属材料。
在制定各类热加工‘L艺(焊接、铸造、锻造和热处理)时，必须考虑材料的导热性，以防护材料在加热或冷却过程rV，出于表面和内部产生温差不同形成过大的内应力而引起材料发生变形或开裂。
金属传导电流的能力叫导电件，一般用电阻率表示。
电阻率越小，分属的导电性越好。
通常金属的电阻率随温皮升高而增加，而非金属材料则与此相反。
金属一般只有良Af的导电件，银的导电性最好，铜、铝次之。
导电性勺导热性一样，是随台金成分的复杂化而降低的.因而纯金属的导电性总比合企要好。
工程和电器设备巾常用钢和铝作为导电材料。
导电性能差的高电阻合金，如康铜、锰钢及镍铬合台等，可用于制造仪表零件和电炉加热元件。
常用金属的电阻率如表14所示。
高分广材料都是绝缘体，但省的南分子复合材料也有良好的导电性。
陶瓷材料虽然也是良好的绝缘体，但某些特殊成分的陶瓷却是有一定导电性的半导体。
金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。
一般来说，金属受热时膨胀而体积增大，冲却时收缩而体积缩小。
材料的热膨胀性通常用线膨胀系数表示，常用金属的线膨胀系数。
在实际工作中考虑热膨胀性的地方颇多，例如铺设钠执时，在两根钢轨衔接处应留有一定的空隙，以便使钢轨在长度方向有膨胀的余地;轴与轴瓦之间要根据线膨胀系数来控制其间隙尺寸;在制订焊接、热处理、铸造等工艺时必须考虑材料的热膨胀影响，以减少工件的变形和开裂;乔异种金属焊接呻，常因材料的热膨胀性相差过大而使焊件变形改破坏;测量工件的尺寸时也要注意热胀的因素，以减少测量误差。
对精密仪器或机器的零件，线膨胀系数是—个非常重要的性能指标。
初中化学知识点归纳金属的性质和应用
初中化学知识点归纳金属的性质和应用金属是一类具有特殊性质和广泛应用的物质。
本文将对初中化学中关于金属的性质和应用进行归纳，详细介绍金属的导电性、导热性、延展性、硬度以及合金和金属的应用等方面的知识点。
一、导电性金属具有良好的导电性，当金属内部存在自由电子时，外加电场会使电子在金属内部自由移动。
铜、铝、银等金属是良好的导体，常用于制造电线、电路等电器设备。
导电性可以通过以下实验进行验证：将不同材质的导线分别连接电池的正负极，接触电灯泡两端，观察灯泡的亮度。
金属导线使灯泡明亮，而非金属导线如橡胶、塑料则不能通电。
二、导热性金属还具有良好的导热性，能够迅速传导热量。
这是由于金属内部的自由电子在受热时也会迅速传导热量。
因此，许多热器材和厨房器具常用金属制成，如铝制锅具具有快速传热的特点，使得食物烹饪更加高效。
三、延展性金属还具有良好的延展性，即能够被拉伸成细长的线或者制成薄片。
利用这一特性，金属可以制成各种形状的构件。
铝制天花板、铁丝网等都是利用金属的延展性制成的，这些构件在建筑和工业领域得到广泛应用。
四、硬度金属的硬度各不相同，常用硬度指标为摩氏硬度。
金属可用于制造各种工具和器械，如钢琴、汽车发动机、锤子等。
这是因为金属的硬度能够提供稳定的支撑和耐用度。
五、合金的应用合金是由两种或多种金属以及非金属元素按一定比例混合而成的材料。
合金继承了金属的性质，并具有更好的特性。
常见的合金有钢、铸铁等。
钢是铁与碳的合金，具有较高的硬度和优异的强度，广泛用于建筑、桥梁、船舶等工程项目。
铸铁由铁、碳和硅等元素组成，其韧性和耐磨性较好，常用于制造机床和汽车零配件。
六、金属的应用金属广泛应用于人们的日常生活和各行各业。
例如，铜可以制成管道、电线等；铝可用于制造飞机、汽车等；锌可用于制造电池等。
此外，银、黄金等贵金属还被用于珠宝、硬币等高档产品的制作。
综上所述，金属具有导电性、导热性、延展性和硬度等特点，并通过合金的应用得到了进一步的发展。
金属导电性
导电系数就是电阻率;,"导体"依导电系数可分为银→铜→金→铝→钨→镍→铁;常用的金属导电材料可分为：金属元素、合金铜合金、铝合金等、复合金属以及不以导电为主要功能的其他特殊用途的导电材料4类:①金属元素按电导率大小排列有：银Ag、铜Cu、金Au、铝Al、纳Na、钼Mo、钨W、锌Zn、镍Ni、铁Fe、铂Pt、锡Sn、铅Pb等;②合金,铜合金有：银铜、镉铜、铬铜、铍铜、锆铜等；铝合金有：铝镁硅、铝镁、铝镁铁、铝锆等;③复合金属,可由3种加工方法获得：利用塑性加工进行复合；利用热扩散进行复合;利用镀层进行复合;高机械强度的复合金属有:铝包钢、钢铝电车线、铜包钢等;高电导率复合金属有:铜包铝、银复铝等；高弹性复合金属有：铜复铍、弹簧铜复铜等；耐高温复合金属有：铝复铁、铝黄铜复铜、镍包铜、镍包银等；耐腐蚀复合金属有：不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜包钢等;④特殊功能导电材料是指不以导电为主要功能,而在电热、电磁、电光、电化学效应方面具有良好性能的导体材料;它们广泛应用在电工仪表、热工仪表、电器、电子及自动化装置的技术领域;如高电阻合金、电触头材料、电热材料、测温控温热电材料;重要的有银、镉、钨、铂、钯等元素的合金,铁铬铝合金、碳化硅、石墨等材料;在一般温度范围,电阻率随温度变化呈线性关系,可表示为ρ＝ρ01+αt-t0式中ρ为温度t时的电阻率,ρ0为温度t0时的电阻率,t0通常取0℃或20℃,α为电阻率的温度系数;如纯金属α为10-3～10-4℃-1,合金导体α为10-4～10-5℃-1;合金和杂质的影响表现为杂质与合金元素导致金属晶格发生畸变,造成电子被散射的概率增加,因而电阻率增加;所以高电阻导电材料均由合金组成;冷变形影响常以电阻率的应力系数来表示,在弹性压缩或拉伸时,金属电阻率一般按下式规律变化ρ＝ρ01+Kσ式中σ为应力,K 为应力系数;压缩时K 为负值,ρ降低,拉伸时K 为正值,ρ增加,故导体经拉伸后电阻率增加;热处理所产生的影响是导电金属经冷拉变形后,强度和硬度增加,导电性和塑性下降;退火后晶粒发生回复、再结晶,晶粒缺陷减少,晶格畸变减少,内应力消除,电阻率降低;高电导率的金属也是高热导率的金属,纯金属的热导率比合金的热导率高;。
金属的导电性与热导性原理
金属的导电性与热导性原理金属作为一种常见的物质，在我们日常生活中起着重要的作用。
它们具有良好的导电性和热导性，并且这些性质是由金属的特殊结构和内部电子运动机制决定的。
本文将深入探讨金属的导电性和热导性原理。
一、金属的导电性原理导电性是指物质对电流的传导能力，而金属具有良好的导电性，主要是由其内部自由电子的运动所导致的。
在金属中，原子之间的电子形成了一种称为“电子气”的结构。
在这种结构中，金属原子中的价电子通过共享形成一个大的电子云，而这些自由电子可以在整个金属结构中自由移动。
这种自由电子的存在使得金属具有导电性。
当外加电压施加在金属上时，电子会被电场加速并获得动能，它们在金属中形成一个电子流。
金属中的正离子保持稳定，不参与电子的传导。
由于电子在金属中的高速移动，它们可以快速地传递电荷。
此外，金属中的自由电子具有高度的移动性，因为它们与原子之间的作用力相对较弱。
这使得电流能够在金属中以极低的电阻传输。
二、金属的热导性原理热导性是指物质对热量的传导能力，而金属也具有较高的热导性，这是由于金属的晶格结构和内部电子的热运动所导致的。
金属的晶格结构通常呈现出紧密堆积的排列方式，其中原子之间存在着较强的连接力。
当金属受热时，晶格中的原子振动会增加，它们通过与相邻原子的碰撞来传递热能。
因为金属晶格结构的有序性，热量从一个位置传导到另一个位置的过程是高效的。
另一方面，金属中的自由电子也参与了热传导过程。
热量的传导不仅通过晶格中原子的传递，还通过自由电子与原子的相互作用来实现。
自由电子在金属中的高速移动使得它们能够快速地传输热量。
总体而言，金属热导性较高的原因在于晶格结构的有序性和自由电子的高度移动性。
结论金属的导电性和热导性是由金属特殊的结构和内部电子的运动机制所决定的。
金属的导电性是由自由电子的运动而产生的，而金属的热导性则是由晶格结构和自由电子与原子的相互作用所决定的。
这些特性使得金属成为重要的导电材料和热量传输介质，在现代科技和工业领域发挥着关键作用。
金属的导电性与金属的特性
金属的导电性与金属的特性金属是一类常见的物质，具有很多独特的特性，其中导电性是其最重要的一个特性之一。
导电性是指金属在电场或电流的作用下可以有效地传导电子的能力。
金属的导电性是由其特殊的电子结构和晶体结构所决定的。
本文将详细介绍金属的导电性以及与金属特性相关的方面。
1. 金属的电子结构金属的导电性源于其特殊的电子结构。
金属中的原子在晶体中排列成离子晶体或者离子结构。
金属中的外层电子几乎都失去了束缚，形成了自由电子。
这些自由电子可以在金属内部自由运动，传递电流。
由于金属离子的正电荷与自由电子的负电荷相互抵消，使得金属整体呈现出良好的导电性能。
2. 金属的晶体结构金属的晶体结构也对其导电性起到了重要的影响。
金属晶体由大量原子按一定的方式排列组成。
常见的金属晶体结构有面心立方、体心立方和简单立方等。
这些结构都具有高度有序的排列方式，为电子提供了传导通道。
同时，金属晶体的不规则结构和缺陷也会对导电性能产生影响。
3. 金属的导电机制金属的导电机制主要包括自由电子导体模型和能带理论。
在自由电子导体模型中，自由电子在金属内部自由运动，形成电流。
而能带理论则更加详细地解释了金属导电的机制。
能带理论认为，金属中的电子按能量分布在不同的能级上，处于最高填充的能级称为价带，处于次高能级的未填充带称为导带。
自由电子主要来自于导带中的电子。
4. 影响金属导电性的因素除了电子结构和晶体结构外，金属导电性还会受到其他因素的影响。
金属的温度是一个重要的影响因素，一般来说，温度越高，金属的导电性会降低。
这是由于高温使得金属原子振动加剧，电子传导受到阻碍。
此外，杂质、缺陷和晶界等也都会对金属的导电性产生一定的影响。
5. 应用与发展金属的导电性使得其在工业和日常生活中得到广泛应用。
例如，金属被广泛用于电线、电路等导电器件中，以传导电流。
同时，金属导电性的研究也为新材料的开发和应用提供了理论依据。
随着科技的发展和人们对能源效率的要求提高，人们对金属导电性的研究也在不断进行，以提高金属的导电效率和降低能量损耗。
金属材料的电子结构与导电性质
金属材料的电子结构与导电性质金属是一类常见的材料，具有良好的导电性能。
这种导电性质与金属材料的电子结构密切相关。
本文将探讨金属材料的电子结构、导电机制以及不同因素对导电性质的影响。
一、金属材料的电子结构金属的导电性质源于其特殊的电子结构。
金属中的原子只有几个价电子，这些价电子容易被外界的电场作用而自由移动形成电流。
这是因为金属原子之间的价电子形成了共享电子海，使电子具有流动的能力。
这种共享电子海模型可以解释金属材料的高导电性。
二、金属的导电机制金属的导电机制主要包括自由电子模型和能带理论。
1. 自由电子模型自由电子模型是一种简化的描述金属导电性质的模型。
该模型假设金属中的价电子是自由的，几乎不受束缚，能够自由地在金属内部运动。
当外加电场作用到金属上时，这些自由电子会受到电场力的驱动而形成电流。
自由电子模型成功地解释了金属的高导电性，但它无法解释金属的其他性质，如导热性和光学性质。
2. 能带理论能带理论是一种更为全面的描述金属导电性质的模型。
它通过引入能带的概念，解释了金属的导电性与电子能级的分布之间的关系。
根据能带理论，金属中的电子分布在多个能级上，这些能级形成能带结构。
对于导电性良好的金属，其价带和导带之间存在较小的能隙，使得电子能够轻易地跃迁到导带，从而形成电流。
三、影响金属导电性质的因素金属的导电性质受到多个因素的影响，下面主要介绍几个重要的因素。
1. 温度温度对金属的导电性有显著影响。
一般来说，随着温度的升高，金属的电阻率会增加，导电性会减弱。
这是因为温度升高会增加金属原子的热振动，使得电子更容易受到散射，导致电流的流动受到阻碍。
2. 杂质与缺陷金属中的杂质和缺陷也会对导电性产生重要影响。
杂质可以散射电子，阻碍电流的流动，导致电导率降低。
而缺陷，如晶格缺陷和位错等，也会产生辐射态能级，使得电子的能级结构发生改变，影响导电性能。
3. 结晶结构金属的结晶结构也会影响导电性。
对于体心立方和面心立方结构的金属，其电子密度分布较为均匀，导电性能较好。
金属的导电性与热导率
金属的导电性与热导率导电性和热导率是描述金属材料特性的重要参数。
导电性指的是金属对电流的传导能力，热导率则表示金属对热量传递的能力。
这两个参数对于金属的应用广泛，包括电子设备、电线、加热器和散热器等。
首先，我们来看金属的导电性。
金属具有良好的导电性是因为它们的原子排列方式。
在金属中，金属原子形成了一个三维的结晶网格，其中每个原子都与周围的原子通过共有电子来维持稳定。
这些可自由移动的电子被称为自由电子，它们在金属中形成电子气，从而使电流在金属中得以传导。
这种结构也解释了为什么金属是良好的导体，而非金属材料如塑料和木材则较差。
金属的导电性可以用电导率来度量，电导率是指单位长度和单位横截面积上的电阻。
电导率通常用西门子/米（S/m）来表示。
电导率越高，金属的导电性就越好。
金属的导电性受多个因素影响。
首先是自由电子的浓度。
自由电子的浓度越高，金属的导电性就越好。
例如，铜和银都有很高的电导率，这是因为它们有很多自由电子。
其次是自由电子的迁移率，即自由电子的移动速度。
自由电子在金属中碰撞会导致电流的阻碍，而自由电子的迁移率越高，碰撞的几率就越小，从而导电性就越好。
此外，杂质和缺陷也会对金属的导电性产生影响。
杂质和缺陷会散射自由电子，使得电流传输受阻，导致电导率降低。
这也是为什么纯度高的金属通常具有较好的导电性。
除了导电性之外，金属的热导率也是重要的特性。
热导率是指单位长度和单位横截面积上的热阻。
热导率通常使用瓦特/米-开尔文（W/m-K）来表示。
热导率越高，金属的热导性就越好。
金属的热导率与导电性有很大关联，因为它们都涉及到自由电子的移动。
自由电子在金属中不仅能够传递电流，也可以传递热量。
当金属受到热量作用时，自由电子会通过碰撞将热量传递给其他自由电子，最终将热量从一个位置传递到另一个位置。
金属的原子结构也对热导率产生影响。
比如，金属原子之间的距离越小，热导率就越高。
这是因为更小的距离意味着自由电子之间的碰撞更频繁，从而更有效地传递热量。
七年级化学合金知识点归纳
七年级化学合金知识点归纳
化学合金是指由两个或两个以上不同元素组成的固态混合物。
它们的各种属性取决于配料比例、元素之间的相互作用以及制备
方法等各种因素。
化学合金广泛应用于工程、航空、汽车等领域。
以下是七年级化学合金知识点的归纳。
一、合金的分类
1.晶格常数不变的合金叫做自变合金。
2.晶格常数改变的合金叔称为互变合金。
3.按合金组成可分为非平衡合金和平衡合金。
4.合金还可以根据它的形态分为纯金属合金、互穿杂化合金和
互溶合金。
二、合金的特性
1.高强度、高硬度和高耐磨性：以钨钢为例，它们的硬度达到
了70-85HRC（HardnessRockwellC）之间；
2.高温特性：合金比单一金属有更高的熔点和高温特性，如钨、钼等金属；
3.耐腐蚀：合金能抵抗腐蚀，并且能保持人工或自然环境下的
不变性；
4.导电性和导热性：有些合金比一般单一金属更适合导电或导热；
5.耐磨性：合金对于磨损的抵抗能力能够突出其中。
三、热处理方法
1.固溶体化处理
2.快速冷却
3.晶化
四、合金主要用途
金属材料的强度、硬度等都很难达到现代机械制造行业，电子行业和空间技术的要求。
因此合金应用已经被广泛应用到各个行业。
以下是几个应用合金的例子：
1.钢加工件
2.机器工业
3.航空工艺
4.铸造、冲压等加工行业
5.相关选择中的钨、钼、钒
以上就是七年级化学合金知识点的归纳，希望能够对你有所帮助。
初中化学疑难知识点详细解析解析金属的导电性和热导性
初中化学疑难知识点详细解析解析金属的导电性和热导性金属的导电性和热导性是化学中一个重要的知识点。
了解金属的导电性和热导性对于我们理解金属的特性以及应用具有重要意义。
本文将详细解析金属的导电性和热导性，探讨其原理和应用。
一、导电性导电性是指物质在外电场作用下，电荷运动迁移的能力。
金属具有良好的导电性，是因为金属内部存在自由电子。
金属的导电性可通过电子的迁移来实现。
1. 金属的电子结构金属的导电性与其电子结构有关。
在金属中，原子形成了离子晶体的结构。
金属的晶体结构中存在着充足的自由电子，这些自由电子可自由移动。
金属的导电性取决于其自由电子的数量和迁移性能。
2. 电子在金属中的迁移在金属中，当外电场作用于金属时，外电的电场力作用于自由电子，使得电子产生了漂移运动。
自由电子受到电场力的作用，产生电荷的运动。
这种电荷的运动导致金属中的电流产生。
3. 金属的导电性与电阻率金属的导电性可通过其电阻率来衡量。
电阻率越小，导电性越好。
导电性好的金属，如铜、银和铝等，其电阻率较低。
导电性差的金属，如锌和铁等，其电阻率较高。
二、热导性热导性是指物质对热量传递的能力。
金属具有较好的热导性，是因为金属的晶体结构和自由电子的参与。
1. 金属的晶体结构金属的晶体结构中存在着大量的金属离子和自由电子。
金属离子形成了晶体的结构，自由电子处在金属离子之间。
这种结构有利于热量的传递。
2. 热量在金属中的传递金属中的自由电子具有较高的迁移性，可以在金属中快速传递热量。
当金属物体的一部分受热时，其中的自由电子会吸收热量并迅速传递给其他部分。
这样，热量会在金属中迅速传导，使金属整体保持一定的温度。
3. 金属的热导率热导率是衡量物质热导性能的一个指标，它与热导性成正比。
金属的热导率通常较高，例如铜的热导率很高，因此铜常被用于制作传热器件。
三、金属导电性与热导性的应用金属的导电性和热导性在生活、科学和工业中有着广泛的应用。
1. 电线及电器制造金属的导电性使得金属常被用来制造电线和电器元件。
金属导电性原理及应用范围总结
金属导电性原理及应用范围总结概述:金属导电性是金属特有的电导特性，是金属与电流传导之间的关系。
金属具有很高的导电性能，使其成为电子工业、电力工业、通讯工业等领域中最重要的基础材料之一。
本文将介绍金属导电性的基本原理和其在各个领域中的应用范围。
金属导电性原理:金属导电性的基本原理是由金属的晶格结构和其原子组成决定的。
金属的晶格结构为三维立方晶格，在这个晶格结构中存在自由电子，也就是可自由移动的电子。
这些自由电子在金属内部运动时可以很容易地传递电流，从而形成导电现象。
金属中的自由电子是由于金属原子的共享电子特性而产生的。
金属原子中的价电子轨道与相邻原子的价电子轨道之间存在重叠，并形成共价键。
然而，在金属中，这些共价键是连续的，形成电子云层，使得金属成为导电材料。
这些共享的电子自由移动并在金属中传播电荷。
由于金属导电性的特性，金属通常在制造电路和电子设备时被广泛应用。
金属导电性的应用范围:1. 电子工业：金属导电性的优异特性使其成为电子工业的基础材料之一。
电子元件和电路板中常使用的导线和电缆通常采用铜、银和铝等金属制成，以确保电子信号的快速传输和稳定性。
此外，金属制成的线材和连接件也能为电子设备提供良好的电连接和导电性能。
2. 电力工业：金属导电性在电力工业中有广泛的应用。
电力传输和分配系统中的输电线路多采用铝或铜导线，这些导线能够有效地传输电能，并保持较低的电阻和电损耗。
金属导电性还使得金属电缆能够承受高电流和高温，从而保证电力系统的稳定运行。
3. 通讯工业：金属导电性的优势在通讯工业中得到了广泛应用。
例如，电话线路和光纤电缆通常由金属和金属合金材料制成，以确保信号传输的质量和速度。
无线通信中的天线和接收器也使用金属材料，利用其导电性和导磁性来增强信号接收和传输效果。
4. 汽车工业：金属导电性在汽车工业中也具有重要的应用。
汽车的电气系统和电子设备使用大量的金属导线和连接器。
金属导电性使得电能能够快速传输，从而为汽车的照明、点火、充电和电动装置等提供了稳定和高效的电力。
金属的导电性与导热性
金属的导电性与导热性金属的导电性与导热性金属的导电性与导热性一、导电性物体传导电流的能力叫做导电性。
各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和金。
固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导电，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。
除此以外，有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的，而是电场作用下诱发固体极化所引起的，例如介电现象和介电材料等。
1.1 导电的概述导电即是让电流通过1.2导电性的解释物体导电的能力。
一般来说金属、半导体、电解质和一些非金属都可以导电。
非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的，如金属含有大量的自由电子，就容易导电，而大多数非金属由于自由电子数很少，故不容易导电。
石墨导电，金刚石不导电，这就是晶体结构原因。
电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生阴阳离子从而具有了导电性。
1.3理论由来最早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。
假定在金属中存在有自由电子，它们和理想气体分子一样，服从经典的玻耳兹曼统计，在平衡条件下，虽然它们在不停地运动，但平均速度为零。
有外电场存在时，电子沿电场力方向得到加速度a,电子产生定向运动，同时电子通过碰撞与组成晶格的离子交换能量，而失去定向运动，从而在一定电场强度下，有一平均漂移速度。
根据经典理论，金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟，但是在实验上并没有观察到，这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米统计规律以后得到了解决。
根据费米统计,只有在费米面附近的很少一部分电子对比热容有贡献。
另一个困难是根据实验上得到的金属电导率数值估算出的电子平均自由程约等于几百个原子间距，而按照经典理论，不能解释电子为什么会有如此长的自由程。
正是为了解决这个矛盾，结合量子力学的发展，开始系统研究电子在晶体周期场中的运动，从而逐步建立了能带理论。
合金的导电能力
合金的导电能力合金是由两种或两种以上金属元素以及其他元素（如碳、硅等）组成的材料。
由于其独特的物理和化学性质，合金在许多领域都有广泛的应用。
其中之一就是其良好的导电能力。
导电能力是指材料在电流通过时的导电性能。
对于合金而言，其导电能力受多种因素影响，如金属元素的种类和含量、晶体结构、杂质等。
下面将分别从这些方面来探讨合金的导电能力。
金属元素的种类和含量是影响合金导电能力的重要因素之一。
通常来说，具有较高导电性能的金属元素，如铜、银、铝等，被广泛用于合金的制备。
这是因为这些金属元素具有较少的自由电子和较高的电子迁移率，能够更好地传导电流。
另外，合金中金属元素的含量也会影响其导电性能。
一般来说，金属元素的含量越高，合金的导电性能越好。
这是因为金属元素的自由电子数量增多，电流的传导能力也随之增强。
合金的晶体结构对其导电能力也有一定影响。
晶体结构是指合金中金属原子的排列方式。
晶体结构的不同会影响电子的迁移和传导方式。
例如，具有紧密排列的晶体结构的合金，其导电能力较好。
这是因为在紧密排列的晶体结构中，电子之间的距离较短，电流能够更快地传导。
合金中的杂质也会对其导电能力产生影响。
杂质是指合金中非金属元素或其他金属元素的存在。
杂质的引入会导致晶体结构的不完整或形成固溶体，从而影响电子的迁移和传导。
一些杂质可以增强合金的导电性能，如镍在不锈钢中的添加，可以提高其导电能力。
然而，过多的杂质也可能会降低合金的导电性能。
合金的导电能力受多种因素的影响。
金属元素的种类和含量、晶体结构以及杂质等都对合金的导电性能起着重要作用。
合金的导电能力不仅在电子器件制造中有广泛应用，还在电力传输、电解等领域发挥着重要作用。
随着科技的不断发展，人们对合金导电能力的研究还将继续深入，为实现更高效的能源利用和电子器件的发展提供更好的材料基础。
金属导电能力
金属导电能力金属是我们日常生活和工业生产中不可缺少的材料之一。
除了其坚固的特性和美观的外观，金属最重要的特性之一是其良好的导电能力。
导电是物质通过其内部自由电子传递电荷的能力。
金属导电的能力是由其内部排列结构所决定的。
金属由离子晶体和自由电子构成。
在金属结构中，金属原子间存在着强烈的金属键力，使得金属原子密实而紧密地堆积在一起，构成致密的晶体结构。
每个金属原子都与其周围的其他原子共享自由电子，这些自由电子可以在整个金属中自由流动。
这一结构使得金属具有良好的导电和导热能力。
金属导电的性质使得其在电子行业得到广泛应用。
例如，被用于制造各种电线、电缆和电子设备。
铜是广泛使用的导体之一。
这是因为铜的电导率高，耐腐蚀、可塑性好，价格适中等优点。
银的导电性最强，但价格昂贵，只有在特定的应用领域，如高端音频电缆、太阳能电池等才会被选用。
在航空航天工业中，金属导电能力的优越性也得到了广泛应用。
由于空间舱壳必须能够抵御电磁辐射和雷电，因此需要具有良好的导电能力，并且能够抑制静电积聚。
因此铝合金被选用作为航空航天器和导弹的建筑材料之一。
这些材料不仅具有良好的导电能力，而且具有优良的热传导性和机械强度，能够承受极端条件下的高温和压力。
金属导电的特性也被广泛应用于化学工业。
许多化学反应需要通过加热的形式来实现，在这些过程中，金属导电的特性能够发挥重要的作用。
例如，在高炉中，金属管道将燃烧气体输送到高炉内部，传递热量，同时也能够对燃烧过程中产生的电荷进行导电，防止静电积聚。
此外，金属导电能力的特性还被广泛应用在工业和医疗领域中。
例如，电子厂和医院需要许多高效的仪器和设备，这些仪器和设备都需要优质的导体，才能正常运转。
在石油和天然气行业，导电电缆常常被用于监测油井、天然气输送管道等设施的状态。
通过监测油井流量和温度等信息，可以更好地把握油井的产出和生产效率。
总之，金属的导电能力是一种非常有用的特性，为各种行业和领域提供了许多有益的应用。
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冷加工变形
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度，经保温后随炉 缓慢冷却下来，以获得接近平衡状态组织。 将淬火钢加热到低于临界点的某一温度保温一定时间，使淬火 组织转变为稳定的回火组织，然后以适当的方式冷却到室温。 将钢加热到一定温度下，保温一段时间，使之完全奥氏体化， 使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。 将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速 度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
ρ = ρT + ρ '
2）有序固溶体的电阻
合金有序化后电阻降低
电子结合比无序态时强，导电电子数减少
固溶体有序化
晶体的离子势场更为对称，电子的散射降低
合金电阻降低
完全有序合金在0 K和纯金属一样电阻为零， 只有当原子的有序排列遭破坏时才有电阻。
ρ/ µ cm
1——无序（淬火态） 2——有序（退火态）
金属键 PK 离子键或共价键
中间相金属化合物根据是否存在奇异点分为道尔 顿体和别尔多利体两种。
电阻随成分的变化特征
NiSb相
FeSb相
奇异点的存在与否表示金属相能否形成有序结构。
Mg-Ag系相图和出现道尔顿体的成分—性能图
MgAg相的均质区中电导率的极大值与化学计算成分相对应。
Fe2Ti成分的Laves相电阻率与浓度的关系
固溶体
固溶体的最大特点是保持溶剂的晶体结构。 固溶体的最大特点是保持溶剂的晶体结构。
按溶质原子在溶剂中的分布特点分类
无序固溶体：溶质原子在溶剂中任意分布,无规律性。 无序固溶体：溶质原子在溶剂中任意分布,无规律性。 有序固溶体： 有序固溶体：溶质原子按一定比例有规律分布在溶剂 晶格的点阵或间隙里。 晶格的点阵或间隙里。
合金的应用领域
新型合金
储氢合金 形状记忆合金 非晶合金
第二节 合金的பைடு நூலகம்电性
合金基础知识 固溶体的导电性 金属化合物的导电性 多相合金的导电性 金属与合金导电性的测量
2. 固溶体的导电性
1）无序固溶体的电阻
形成固溶体时，导电性能降低。即使是在低导电性的金属 中溶入高导电性的金属溶质也是如此，但电阻随成分连续 变化而无突变。 对于连续固溶体，当组元A溶入组元B时，电阻由B组元的电 阻值逐渐增大至极大值后再逐渐减小到A组元的电阻。
第二章 材料的电学性能
顾修全
中国矿业大学 材料科学与工程学院
本章内容
金属的导电性 合金的导电性与测量 半导体的导电性 材料的介电性 材料的超导电性
第二节 合金的导电性与测量
合金基础知识 固溶体的导电性 金属化合物的导电性 多相合金的导电性 金属与合金导电性的测量
1. 什么是合金？
两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合 熔合（物理变化） 两种或两种以上 熔合 而成具有金属特性 金属特性的物质叫做合金 合金。 金属特性 合金
T/℃ Cu3Au合金有序化对电阻率的影响
a——淬火态 b——退火态 原因：
合金有序化后，晶体的 离子势场更为对称，电 子散射概率降低。
Cu-Au合金的电阻
3）不均匀固溶体（K 状态）
溶质和溶剂原子在微观区域分布不均匀的固溶体。 在含有过渡族元素时所形成的不均匀固溶体其电阻会出现 反常的变化，表现在三个方面： 第一，固溶体经高温淬火后在加热过程中的某一温度区间 具有反常高的电阻率变化，超过一定温度后才使ρ—T呈线 性变化。 第二，经高温淬火的电阻率比退火态的电阻率低，淬火态 经一定温度回火后，其电阻率增高。 第三，退火态固溶体经冷加工后其电阻率反而下降而在回 火(或再结晶退火)后又反常地增加。
测出的Rx实际上并非真正的待测电阻，它包括A、B 两点间的导线电阻和接触电阻。
不能用于低电阻的测量。
测量电阻范围：10 ~ 106
双电桥法
测量臂 比例臂
使 R1 = K·R3 R2 = K·R4
双电桥工作原理示意图 能够测量很小的电阻，调节R1、 R2 、 R3和R4， 令检流计指零、B、D两点电位相等
1——预先经800℃淬火 2——预先冷加工
在400℃的回火时间 ℃ φ/ %
(a) 400℃回火
(b) 随后冷加工时 电阻率的变化
第二节 合金的导电性
合金基础知识 固溶体的导电性 金属化合物的导电性 多相合金的导电性 金属与合金导电性的测量
3. 金属间化合物的导电性
金属化合物的电阻率要比各组元的电阻率高， 若两组元给出价电子的能力相同，则所形成的 化合物的电阻就低；相反，若两组元的电离势 相差较大，则化合物的电阻就大。
无序固溶体
有序固溶体－ 有序固溶体－短程
有序固溶体－ 有序固溶体－长程
有序固溶体－ 有序固溶体－偏聚
中间相（金属间化合物）
中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相, 它可以是化合物,也可以是以化合物为基的固溶体(二次 固溶体),一般可以用化学分子式来表示,但不一定符合 化合价规律。 中间相中原子的结合方式为金属键与其它结合键相混合 的方式。它们都具有金属特性。 中间相如：钢中Fe3C、铝铜合金中CuAl、黄铜中CuZn、半 导体中GaAs、形状记忆合金中NiTi和CuZn、核反应堆材料 中Zr3Al、储氢能源材料中LaNi5等。 中间相分类：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸 有关的化合物(间隙相、间隙化合物、TCP相)。
最大电阻率通常在 50 %浓度处 原因：
晶体点阵畸变； 杂质对理想晶体的局部破坏； 合金化对能带结构的影响； 合金化对弹性常数的影响。
Ag-Cu合金电阻率与成分的关系
铁磁性和强顺磁性金属组成 的固溶体，不仅电阻的极大 值出现在较高浓度处，而且 电阻也异常的高。 原因： 原因：价电子转移使有效导 电的电子数减小。 电的电子数减小。 Cu—Pd、Ag—Pd和Au—Pd合金 电组率与成分的关系
绕线电阻：要求精度高，温度系数小，采用锰铜合金等。 电热合金：要求能耐高温，采用Ni-Cr合金、Fe-Cr-Al合金等。 用来传导输送电流的材料，如电线电缆等。 Cu、Al及其合金，其电导率高、延展性好、阻抗损失小。
电接触材料
纯金属材料 合金材料 复合材料
用来减小接触电阻。 广泛应用于大型电力系统、自动控制系统、 通信系统中。
q ρ = ρ1p ⋅ ρ 2
p、q——组元的体积浓度（p + q = 1）
有限溶解度的合金的电导率变化
T/℃
α
α +β
β
对于任意合金电阻率总是 处于组元电阻率之间； 对处于多相区每一合金的
σB
σA σα σα
电导率可由极限浓度固溶 体的 σ α 和 σ β 值的连线 找出来。
电导功能材料
导电材料 电阻材料
淬火态在随后的加热过程中由于原子活动能 力加强会促使K状态的形成，此时电阻率出现 反常升高，但超过一定温度后，K状态成为不 稳定，将变为均匀固溶体，导致电阻率下降并 按正常规律变化。 冷塑性变形可以破坏K状态使其电阻降低， 变形后的加热使K状态恢复，又使电阻升高。
Ni0.80—Cr0.20合金预先淬火或冷加工后在回火过程中 电阻的变化
基本方法
将一系列成分不同的试样加热到略低于共晶(或共析)转变温 度t0，保温足够时间，然后淬火得到过饱和固溶体，把淬火 的一组组试样再分别加热到低于t0的各个温度，保温足够时 间使组织达到平衡，然后再淬火下来测出各试样的电阻率， 作出ρ－B%关系曲线。找出转折点所对应的浓度，即为各 温度下B在A中的溶解度。将各温度下溶解度连成曲线，即 可得到固溶体的溶解度曲线pq。
与温度和组元浓度的关系
低浓度的固溶体中，固溶体电阻率随温度变化的斜 率与溶质原子的含量无关。固溶体的电阻率温度系 数总是小于纯金属的电阻率温度系数。
应用：工业上，电阻合金 应用：工业上，
高浓度固溶体和一些低浓度固溶体的电阻率随温度 的变化，既取决于温度对溶剂金属电阻的影响，又 取决于温度对溶质元素所提供的附加电阻的影响。 低浓度固溶体的电阻率：
Rx = RN
R1 R (R1 R4 − R2 R3 ) + R2 R2 (R + R3 + R4 )
只要使满足
R1 R3 = R2 R 4
测量范围：10-6 ~ 100 测量精度：0.2 %
R1 R2
则待测电阻
Rx = RN
双电桥法能够清除接触电阻和连续引起的附加电阻的影响。
电位差计是用补偿法测量电位差(电动势)的精密仪器。
测定固溶体的溶解度
电阻分析法是测定状态图中固溶体溶解度曲线的有效 方法。 纯金属具有较小的电阻率。当纯金属中溶入其它元素而 形成固溶体时，固溶体的电阻率随溶质元素量的增加呈 曲线变化而增大。当合金呈两相机械混合物时，合金的 电阻率随第二组元含量的增多呈直线规律变化。
不同温度下电阻率随浓度变化及与 状态图的对应关系
研究合金的时效
合金时效的基本过程是固溶体内溶质原子的偏 聚，形成过渡相和析出稳定相。 脱溶过程，电阻显著变化，所以电阻分析是研 究合金时效最有效的方法之一。
铝铜合金的时效： 铝铜合金的时效： 将合金固溶淬火，于20℃下进行低温时效，发现随着时效 时间的变化电阻升高。但如时效温度提高到225 ℃，则电 阻降低。低温时效电阻升高是由于时效初期溶质原子在铝 的晶体中发生聚集，形成不均匀的固溶体。高温时效电阻 降低，则是由于从固溶体中析出了CuAl2相。所以从电阻的 变化可以说明，铝合金内部存在着不同的组织状态变化。
电位差计法
标准电池
待测电动势 RX RS
电势差 电流 电阻
直流电位差计工作原理图
电位差计法测电阻的线路图
用电位差计法测量电阻时，必须在试样两端接以电 流和电位引线，电流引线触点在被测区段之外，只 要接触稳定，其接触电位差和接触电阻对测量结果 就没有影响。
测量精度比双电桥法高。