鋁的電阻率為26.548 nΩ·m。

電阻率用歐·米(Ω·m)為單位。這是因?yàn)閷?dǎo)線的電阻, 用R為符號(hào), Ω(歐姆)為單位, 與其長(zhǎng)度(L, m)成正比, 與其截面積(A, mm2)成反比。

R∝L/A                         (1-1)

其比例常數(shù)(ρ)即為電阻率:

這樣, 電阻率就是: 截面積為1 mm2長(zhǎng)度為1 m導(dǎo)線的電阻。故其單位為Ω·mm2/m, 將其簡(jiǎn)化整理便是Ω·m。舊標(biāo)準(zhǔn)用前者, 新標(biāo)準(zhǔn)用后者。 用Ω·m時(shí)前面的數(shù)值太小, 故也用nΩ·m, 或μΩ·cm。

若現(xiàn)在鋁線的電阻率為0.028264 Ω·mm2/m。

則相應(yīng)于 0.028264×10-6 Ω·m2/m     即 0.028264×10-6 Ω·m

或0.028264×10-6×109 nΩ·m即 28.264 nΩ·m

或0.028264×10-6×106×102 μΩ·cm即 2.8264 μΩ·cm

當(dāng)溫度升高時(shí)電阻和電阻率都將增大。對(duì)鋁而言, 每升1℃, 增加約0.004倍。稱此為電阻溫度系數(shù), 用α表示。若冬夏溫差25℃, 則輸電線路的電阻將增大約10%, 可能這也是夏日供電緊張的原因之一。

ρ夏=ρ冬(1+0.004×25)=1.1ρ冬                      (1-3)

規(guī)定用20℃的電阻率進(jìn)行考核和對(duì)比, 故需把不同溫度下測(cè)得的值換算到20℃時(shí)的值。20℃的電阻率用ρ20表示。關(guān)于電阻率和直流電阻的測(cè)試方法在GB/T 3048.2和GB/T 3048.4—1994中作了規(guī)定。

交流電在導(dǎo)線內(nèi)傳輸時(shí), 有集膚效應(yīng), 這如同縮小了導(dǎo)線的截面積。故同樣長(zhǎng)度、 同樣截面積的導(dǎo)線在傳輸交流電時(shí), 其電阻率ρ20大于直流電, 且頻率越高越嚴(yán)重, 故統(tǒng)一用直流電阻率進(jìn)行考核和對(duì)比。

電阻的倒數(shù)為電導(dǎo), 單位稱西門子, 符號(hào)為(S)。故電阻率的倒數(shù)叫電導(dǎo)率, 單位為(S/m)。然而使用更多的是相對(duì)電導(dǎo)率, 俗稱導(dǎo)電率, 其定義為: 某材料在某溫度下的電導(dǎo)率與退火態(tài)銅在20℃時(shí)的電導(dǎo)率之比, 其符號(hào)為IACS, 又稱國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)的電導(dǎo)率(International Annealed Copper Standard), 是相對(duì)值, 無單位, 用%表示。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定退火態(tài)20℃條件下銅的電阻率為: ρ20Cu=0.017241 Ω·mm2/m=17.241 nΩ·m

上文所述鋁的電阻率0.028264 Ω·mm2/m, 就相當(dāng)于其電導(dǎo)率: IACS=17.241/28.264=0.61或61%

鋁的純度越高, 即含雜質(zhì)越低, 則電導(dǎo)率越高, 電阻率越低。也即輸電線路上的電阻損耗少, 節(jié)能。要滿足國(guó)標(biāo)對(duì)其電阻率的需求, 鋁的純度應(yīng)達(dá)99.7%及以上。關(guān)于雜質(zhì)和純度的影響, 第6章中還要介紹。

冷加工變形使鋁的電阻率升高。例如牌號(hào)為1350的電工鋁, 退火態(tài)時(shí)ρ20為27.9 nΩ·m, 冷變形后則為28.2 nΩ·m。電阻率升高就是導(dǎo)電率降低, 對(duì)應(yīng)由61.8%IACS降低到61%IACS。

純鋁的強(qiáng)度較低, 軟態(tài)下約70 MPa, 而銅為230 MPa, 鋼則更高。雖然冷加工可提高鋁的強(qiáng)度, 但也只到140~160 MPa。降低純度, 摻入雜質(zhì)是提高強(qiáng)度的方法, 合金化也是一個(gè)方法, 如鋁鎂硅合金和鋁鎂合金等, 鋁包鋼線等復(fù)合線材是提高強(qiáng)度的另一個(gè)方法。然而, 強(qiáng)度的提高會(huì)造成一些性能的降低, 如導(dǎo)電性、 韌性和抗蝕性能等。所以常找一妥協(xié)之道, 犧牲一些, 得到一些, 達(dá)到雙方皆可接受的程度。

1.5.2 鋁的化學(xué)性質(zhì)

鋁易氧化, 表面上生成致密的氧化膜, 能保護(hù)內(nèi)部不被繼續(xù)氧化。這氧化膜在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中被侵蝕, 而失去了保護(hù)作用(但濃硝酸, 冰醋酸和氫氧化銨除外)。

在溫度較高, 溫度較大的氣氛中, 氧化膜會(huì)長(zhǎng)得很厚, 并因濕氣的存在, 表面生成帶水合物的氧化鋁, 它較厚且易脫落, 這就失去了保護(hù)作用。所以貯存堆放處應(yīng)通風(fēng)干燥, 不要淋雨。

因?yàn)殡娮右莩瞿芰Σ煌? 鋁與別的金屬接觸時(shí), 會(huì)產(chǎn)生原電池效應(yīng), Mg, Zn, Al, 鋼, Cu, Ni在53 g/L NaCl和3 g/L H2O2水溶液中, 25℃時(shí)與0.1 mol甘汞電極的電極電位分別是-1.73 V, -1.10 V, -0.85 V, -0.58 V, -0.20 V和-0.07 V, 電極電位越負(fù), 越活躍, 與別的金屬接觸時(shí), 越易受到腐蝕。例如: 銅的螺釘壓緊鋁的導(dǎo)線, 經(jīng)過一段時(shí)間后, 鋁表面受到腐蝕, 產(chǎn)生一些腐蝕產(chǎn)物, 這樣會(huì)增大了兩者的接觸電阻。

在鋁基體內(nèi)的非固溶性雜質(zhì)(如含鐵相), 和合金元素組成的第二相如MnAl6, CuAl2等, 它們也具有電極電位。它們與鋁基體相接觸, 兩者中負(fù)電性更強(qiáng)的, 也將受到腐蝕。這種腐蝕首先從表面開始, 逐漸向里深入, 成為蝕坑(點(diǎn)蝕), 或造成剝落。