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铜镍合金康铜电阻丝
康铜是一种铜镍合金,通常含铜55%、镍45%,其电阻随温度升高几乎保持不变;因此应变片、热电偶和电阻线圈常用它绕制。铜与镍可以任意比例互溶,因此该合金的制法是将两者熔合,浇铸成小棒,再拉拔成丝。
熔炼方法依照Brannt在《金属合金》(The Metallic Alloys,1889)中对C. Morfit铜镍合金的记述:将镍与等重量的铜在石墨坩埚中与硼砂一同熔化,其余的铜再搅入其中。Hiorns(1912)补充说明,镍必须尽可能纯净,而蒙德法(Mond process)可以提供这样的镍。
高级
铸造日,然后拉拔
说明
1
1
称取炉料
称取炉料
每1千克55/45康铜,称取450克镍和550克铜,并将其中100克铜留作第二次加料。镍应尽可能纯净:Hiorns警告称,其中的硅、碳、铁和硫会大幅降低合金的性能。
此步骤所需材料:
铜锭550 克
羰基法镍450 克所需工具:
等臂天平2
2
将镍与等重量的铜熔合
将镍与等重量的铜熔合
将镍和等重量的铜(各450克)与一些硼砂一起放入石墨坩埚中,并在熔炉中熔化。这是莫菲特的第一阶段:镍的熔点远高于铜,将其与铜一同熔化可以更快地降低其熔点。康铜本身的熔点约为1,220–1,300 °C。
此步骤所需材料:
硼砂粉1 as required所需工具:
石墨黏土坩埚
木炭坩埚炉
坩埚钳
耐热手套
皮革围裙3
3
拌入剩余的铜
拌入剩余的铜
将剩下的100克铜加入熔融物中,用铁棒不断搅拌,直至铜完全融入且金属成为均匀的液体。
所需工具:
铁制搅拌棒
木炭坩埚炉
坩埚钳
耐热手套4
4
投掷小棍子
投掷小棍子
将合金像莫菲特那样浇注成小棍状,倒入预热的锭模中。一次性浇注完成,因为合金冷却很快。
所需工具:
锭模
坩埚钳
耐热手套
皮革围裙5
5
退火棒材
退火棒材
退火铸造棒材后再加工:铸造铜镍合金为晶体结构,Hiorns建议在中等温度下进行细致退火作为处理方法。
所需工具:
退火炉
坩埚钳
耐热手套6
6
像拉铜丝一样拉制它
像拉铜丝一样拉制它
将棒材锻打成圆杆,锉出锥度,然后像拉铜丝一样逐孔穿过拉丝模。不要过快减小尺寸:Hiorns警告说,未经退火的金属若两道拉制之间不休息五到十分钟,就会断裂。像退火铜丝那样对其退火。Simmons的应变片使用的是40号规格线,约0.08毫米。
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测量电阻
测量电阻
在几个位置测量直径,截取一段已测量长度的导线,并用惠斯通电桥测其电阻。将结果与下一步中的每米欧姆值进行比较。如果导线读数明显高于预期,则说明其中有变细的地方或裂纹。
所需工具:
千分尺
惠斯通电桥8
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充电量和电阻数据
充电量和电阻数据
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故障排除
故障排除
康铜丝故障排除。
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历史与诚实的局限
历史与诚实的局限
1887年,爱德华·韦斯顿发现了一种合金,其电阻随温度升高而下降,他写道,这是他所知的其他金属导体都不具备的特性。维基百科称,他的“2号合金”在德国生产并更名为康铜。到1912年,Hiorns在用于制造电阻的铜镍合金中列出了Constantan、Eureka和Heckenham metal。
Morfit的合金为33%镍与67%铜;我们保留他的两阶段方法,并将其按比例调整为55/45,即常用的康铜及Simmons的线材。这种比例调整是我们自己的做法。55/45的数值以及电阻率来自维基百科的Constantan条目。像40号规格那样的极细线材,需要同样细小的拉丝模孔。
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