鋁的電阻率為26.548 nΩ·m。

電阻率用歐·米(Ω·m)為單位。這是因為導線的電阻, 用R為符號, Ω(歐姆)為單位, 與其長度(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長度為1 m導線的電阻。故其單位為Ω·mm2/m, 將其簡化整理便是Ω·m。舊標準用前者, 新標準用后者。 用Ω·m時前面的數(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

當溫度升高時電阻和電阻率都將增大。對鋁而言, 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℃的電阻率進行考核和對比, 故需把不同溫度下測得的值換算到20℃時的值。20℃的電阻率用ρ20表示。關(guān)于電阻率和直流電阻的測試方法在GB/T 3048.2和GB/T 3048.4—1994中作了規(guī)定。

交流電在導線內(nèi)傳輸時, 有集膚效應, 這如同縮小了導線的截面積。故同樣長度、 同樣截面積的導線在傳輸交流電時, 其電阻率ρ20大于直流電, 且頻率越高越嚴重, 故統(tǒng)一用直流電阻率進行考核和對比。

電阻的倒數(shù)為電導, 單位稱西門子, 符號為(S)。故電阻率的倒數(shù)叫電導率, 單位為(S/m)。然而使用更多的是相對電導率, 俗稱導電率, 其定義為: 某材料在某溫度下的電導率與退火態(tài)銅在20℃時的電導率之比, 其符號為IACS, 又稱國際退火銅標準的電導率(International Annealed Copper Standard), 是相對值, 無單位, 用%表示。國際電工委員會(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, 就相當于其電導率: 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。要滿足國標對其電阻率的需求, 鋁的純度應達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。例如牌號為1350的電工鋁, 退火態(tài)時ρ20為27.9 nΩ·m, 冷變形后則為28.2 nΩ·m。電阻率升高就是導電率降低, 對應由61.8%IACS降低到61%IACS。

純鋁的強度較低, 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度, 但也只到140~160 MPa。降低純度, 摻入雜質(zhì)是提高強度的方法, 合金化也是一個方法, 如鋁鎂硅合金和鋁鎂合金等, 鋁包鋼線等復合線材是提高強度的另一個方法。然而, 強度的提高會造成一些性能的降低, 如導電性、 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, 達到雙方皆可接受的程度。

1.5.2 鋁的化學性質(zhì)

鋁易氧化, 表面上生成致密的氧化膜, 能保護內(nèi)部不被繼續(xù)氧化。這氧化膜在強酸和強堿中被侵蝕, 而失去了保護作用(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, 氧化膜會長得很厚, 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, 這就失去了保護作用。所以貯存堆放處應通風干燥, 不要淋雨。

因為電子逸出能力不同, 鋁與別的金屬接觸時, 會產(chǎn)生原電池效應, Mg, Zn, Al, 鋼, Cu, Ni在53 g/L NaCl和3 g/L H2O2水溶液中, 25℃時與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, 越活躍, 與別的金屬接觸時, 越易受到腐蝕。例如: 銅的螺釘壓緊鋁的導線, 經(jīng)過一段時間后, 鋁表面受到腐蝕, 產(chǎn)生一些腐蝕產(chǎn)物, 這樣會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, 兩者中負電性更強的, 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(點蝕), 或造成剝落。