影响材料导电率的因素 (1).ppt

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1、影响电接触过程中的导电性能的因素报告人:薛博宇SDEM一、目录1.金属导电的机理2.影响金属基体导电率的因素3.金属的接触电阻SDEM1、金属导电的机理经典电子论认为金属的电阻是由于电子和晶格碰撞的结果,得出金属的电导率，(γ=1/ρ），式中τ代表电子的平均自由程，n为金属中自由电子的平均密度，e为电子电量，m为电子平均质量，V为电子的运动速度,+++++++++从金属的电子理论导出欧姆定律的微分形式设导体内的恒定场强为，则电子的加速度为①电子两次碰撞的时间间隔为t，上次碰撞后的初速度为，则②统

2、计平均后，初速度的平均值为零，则③平均时间间隔等于平均自由程除以平均速率④1、金属导电的机理则由③和④得平均漂移速度⑤电流密度为⑥⑦⑧⑨⑩其中，电导率为1、金属导电的机理SDEM3.金属的接触电阻从电导率表达式知：电导率与自由电子的密度成正比，与电子的平均自由程成正比；还定性地说明了温度升高，电导率下降的原因。1、金属电阻产生的机理SDEM2.影响金属基体导电率的因素1、不同的金属具有不同的电子密度。2、温度和金属的结构缺陷会降低电子平均自由程。SDEM2.1自由电子密度不同的金属导电状况+++

3、+++++++++++++++++电场方向++++++++++++AgAlSDEM2.1自由电子密度不同的金属导电状况电子密度，其中ρm是元素质量密度，A是元素相对原子量，Z是单个原子提供的自由电子数，与最外层电子数相关。几种元素的自由电子密度元素自由电子密度/cm3电阻率/（Ω·m）Fe1.69x10^2310Cu0.84x10^231.75Al0.6x10^232.9Ag0.58x10^231.65自由电子密度/cm3SDEM2.2常见金属的电子平均自由程金属电子平均自由程/nm电阻率/（Ω

4、·m）Ag52.71.65Cu39.31.75Au35.52.3Al14.92.9W14.25.5电子平均自由程/nmSDEM2.2.1缺陷量不同的金属导电状况的对比++++++++++++++++++++电场方向++++++++++++++++++++退火态钢淬火态钢SDEM2.2.1缺陷量不同的金属导电状况的对比时效处理对CuCr25合金导电率的影响SDEM2.2.2不同温度下金属导电状况的对比++++++++++++++++++++电场方向++++++++++++++++++++AgAlS

5、DEM2.2.2不同温度下金属导电状况的对比SDEM2.影响金属基体导电率的因素（1）温度温度对金属电阻的影响是由于温度引起离子晶格热振动造成对电子波的散射，温度升高会使离子振动加剧、热振动振幅加大，原子的无序度增加，而使电阻率随温度的升高而增加。（2）金属中的缺陷金属中的各种缺陷，如杂质原子、空位、内部（晶界）的位错和外部的表面造成晶格畸变引起电子波散射，从而影响导电性。。SDEM2.4实际应用冷加工使晶体点阵发生畸变和产生更多缺陷，从而增加了电子散射的几率，因而电阻率升高。金属冷加工变形后，

6、若再进行退火，则可使电阻降低，尤其当温度接近再结晶温度（T再=0.4T熔）时，电阻可恢复到接近冷加工前的水平。但当退火温度高过再结晶温度时电阻反而又增大了。这是再结晶后新晶粒的晶界阻碍了电子运动造成的。173.1接触电阻的理论和计算一、电接触的定义和分类：1、定义：电接触是导体与导体的接触处；也称电接触是2个或n个导体通过机械方式连接，使电流得以通过的状态。电接触内表面物理图景任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的。如图6-1所示，为几种机械加工后钢表面轮廓图并与玻璃表面比较

7、。由图可知：不同材料、不同加工法、不同工艺过程所得到的表面微观状态不相同。§6-2接触电阻的理论和计算电流通过两导体电接触处的主要现象是接触处出现局部高温。产生此现象的原因是电接触处存在一附加电阻，称之为接触电阻。Rj即为导体与导体接触处产生的一附加电阻，这个电阻定义为接触电阻。导体电阻比接触电阻小得多，工程中可近似认为：Rj=Rab’3.1接触电阻的理论和计算电接触学科的奠基人霍尔姆(R.Holm)指出：任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的，当两金属表面互相接触时，只有少

8、数凸出的点(小面)发生了真正的接触，其中仅仅是一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电.当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象，见下图6-4的示意图。其次，由于金属表面上有膜的存在，如果实际接触面之间的薄膜能导电，则当电流通过薄膜时将会受到一定阻碍而有另一附加电阻，称膜电阻，它是构成接触电阻的另一个分量。。式中Rb：表面间膜电阻；Rs：收缩电阻。3.1接触电阻的理论和计算3）金属表面膜的形成：金属表面膜的生长与材料种类、环境介质的情况，以及其它许多复杂的情况有关。以铜和银为例