Ketahanan paduan

Ada banyak logam dan lebih banyak paduan dari beberapa logam.

Paduan buatan paling awal dari percobaan metalurgi manusia dibuat (berdasarkan peninggalan arkeologi) dari sekitar 3000 hingga 2500 SM.

Ini terutama perunggu karena logam penyusunnya (tembaga dan timah) ada (dalam jumlah banyak) dalam keadaan aslinya dan tidak memerlukan ekstraksi dari bijihnya.

Emas dan perak adalah logam yang melimpah di alam dan karenanya dikenal sejak milenium ke-5 SM, sehingga juga sangat sering dicampur, khususnya untuk mengubah warna atau kekerasan emas .

Secara teori, ada jumlah paduan yang tak terbatas. Proses dasarnya sederhana: cukup panaskan dua atau lebih logam hingga mencapai titik leleh yang sesuai, lalu campurkan sesuai dengan takaran yang benar dan mulailah mendinginkannya.

Jadi, cukup mengubah sedikit dosis bahan untuk membuat paduan baru yang memiliki sifat unik.Selain itu, kondisi produksi paduan baru juga penting: cukup, misalnya, mengubah titik leleh, kondisi pembakaran, atau bahkan waktu pendinginan.

Ketergantungan ketahanan paduan pada komposisinya memiliki karakter yang sangat berbeda. Dalam beberapa kasus, paduannya adalah kumpulan kristal yang sangat kecil dari dua logam yang membentuk paduan tersebut. Setiap logam mengkristal secara independen satu sama lain, setelah itu kristalnya dicampur secara seragam dan agak acak dalam paduan.

Ini adalah timbal, timah, seng, dan kadmium, yang dicampur dengan cara apa pun. Ketahanan paduan tersebut pada konsentrasi yang berbeda terletak di antara nilai ekstrim dari ketahanan logam murni, yaitu selalu lebih kecil dari yang lebih besar dan lebih dari yang lebih kecil.

Detail Ketahanan Logam: Apa yang menentukan resistansi konduktor

Artikel bermanfaat lainnya: Sifat dasar logam dan paduan

Gambar di bawah ini secara grafis menunjukkan ketergantungan resistivitas paduan seng-timah pada konsentrasi volume kedua logam tersebut.

Absis menunjukkan volume timah sebagai persentase volume satuan paduan, yaitu absis 60 berarti bahwa satu satuan volume paduan mengandung 0,6 volume timah dan 0,4 volume seng. Ordinat menunjukkan nilai resistivitas paduan dikalikan dengan 106.

Karena logam murni koefisien suhu resistensi adalah kuantitas dengan urutan yang sama dekat dengan koefisien pemuaian gas, jelas bahwa paduan dari kelompok yang dipertimbangkan memiliki koefisien dengan urutan yang sama.

Dalam banyak kasus lain, paduan dari dua logam adalah massa homogen yang terdiri dari kristal kecil yang tersusun dari atom kedua logam tersebut.

Kadang-kadang kristal campuran seperti itu dapat dibentuk dari atom-atom dari dua logam dalam perbandingan apa pun, kadang-kadang pembentukan semacam itu hanya mungkin terjadi di area konsentrasi tertentu.

Di luar wilayah ini paduannya mirip dengan kelompok pertama yang baru saja dibahas, kecuali bahwa mereka adalah campuran kristal dari logam murni dan kristal dari jenis campuran yang terdiri dari atom dari kedua jenis.

Resistivitas paduan jenis ini biasanya lebih besar dari resistivitas kedua logam tersebut.

Gambar di bawah ini secara grafis menunjukkan ketergantungan konsentrasi dari resistivitas paduan emas dan perak yang membentuk kristal campuran pada setiap konsentrasi. Cara membuat kurva sama dengan kurva pada gambar sebelumnya.

Resistansi perak murni pada grafik adalah 1,5 * 10-6, emas murni 2,0 * 10-8... Dengan memadukan volume yang sama dari kedua logam (50%), kami mendapatkan paduan dengan resistansi 10,4 * 10- 6.

Koefisien suhu ketahanan untuk paduan kelompok ini umumnya lebih rendah daripada masing-masing logam yang membentuk paduan.

Gambar di bawah ini secara grafis menunjukkan ketergantungan koefisien suhu paduan emas dan perak pada konsentrasi emas.

Dalam kisaran konsentrasi dari 15% hingga 75%, koefisien suhu resistansi tidak melebihi seperempat dari koefisien logam murni yang sama.

Beberapa paduan dari tiga logam memiliki kepentingan teknis.

Yang pertama dari paduan ini, manganin, ketika diproses dengan benar, memiliki koefisien suhu nol, akibatnya kawat manganin digunakan untuk membuat majalah ketahanan presisi.

Paduan nikel, kromium, dengan tambahan mangan, silikon, besi, aluminium (nichrome) adalah bahan yang paling umum untuk produksi berbagai elemen pemanas.

Lebih detail tentang jenis paduan ini: Nichromes: varietas, komposisi, sifat dan karakteristik

Paduan yang tersisa (constantan, nickeline, nickel silver) digunakan untuk pembuatan rheostat pengatur karena mereka memiliki ketahanan yang cukup besar dan relatif sedikit teroksidasi di udara pada suhu yang agak tinggi yang sering dimiliki oleh kabel rheostat.

Untuk detail lebih lanjut tentang paduan terner yang paling umum digunakan dalam industri kelistrikan, lihat di sini:Bahan tahan tinggi, paduan tahan tinggi

Yang terbaik adalah mencari nilai resistansi spesifik dari berbagai paduan dalam buku referensi khusus atau menentukan secara eksperimental, karena dapat sangat bervariasi.

Sebagai contoh, kami memberikan nilai hambatan listrik dan konduktivitas termal paduan Mg-Al dan Mg-Zn:

Dalam karya ini, resistivitas listrik dan konduktivitas termal paduan biner Mg - Al dan Mg - Zn diselidiki dalam kisaran suhu dari 298 K hingga 448 K dan hubungan antara konduktivitas listrik yang sesuai dan konduktivitas termal paduan dianalisis.

Lihat juga: Bahan konduktif paling umum dalam instalasi listrik