Constantan es un nombre patentado [ fuente no confiable? ] para una aleación de cobre y níquel también conocida como Eureka , Advance y Ferry . [1] Por lo general, consta de 55% de cobre y 45% de níquel. [2] Su característica principal es la baja variación térmica de su resistividad , que es constante en un amplio rango de temperaturas. Se conocen otras aleaciones con coeficientes de temperatura igualmente bajos , como la manganina (Cu [86%] / Mn [12%] / Ni [2%]).
Constantan | |
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Tipo | Aleación de cobre-níquel |
Propiedades físicas | |
Densidad (ρ) | 8885 kg / m 3 |
Propiedades mecánicas | |
Módulo de Young (E) | 162 GPa |
Resistencia a la tracción (σ t ) | ~ 450 MPa |
Alargamiento (ε) a la rotura | ~ 0,25% |
Propiedades termales | |
Temperatura de fusión (T m ) | 1210 ° C |
Conductividad térmica (k) | 21,2 W / (m · K) |
Capacidad calorífica específica (c) | 390 J / (kg · K) |
Propiedades electricas | |
Resistividad superficial | 0,49 μΩ · m |
Historia
En 1887, Edward Weston descubrió que los metales pueden tener un coeficiente de temperatura negativo de resistencia, inventando lo que llamó su "Aleación No. 2". Se produjo en Alemania, donde pasó a llamarse "Konstantan". [3] [4]
Aleación de Constantan
De todas las aleaciones modernas de galgas extensométricas , el constantan es la más antigua y aún la más utilizada. Esta situación refleja el hecho de que constantan tiene la mejor combinación general de propiedades necesarias para muchas aplicaciones de galgas extensométricas. Esta aleación tiene, por ejemplo, una sensibilidad a la deformación o factor de calibre suficientemente alto , que es relativamente insensible al nivel de deformación y la temperatura . Su resistividad (4,9 x 10 −7 Ω · m) [5] es lo suficientemente alta como para lograr valores de resistencia adecuados incluso en redes muy pequeñas, y su coeficiente de resistencia a la temperatura es bastante bajo. Además, el constantan se caracteriza por una buena resistencia a la fatiga y una capacidad de alargamiento relativamente alta . Sin embargo, el constantan tiende a exhibir una deriva continua a temperaturas superiores a 65 ° C (149 ° F); [6] y esta característica debe tenerse en cuenta cuando la estabilidad cero de la galga extensométrica sea crítica durante un período de horas o días. Constantan también se utiliza para calentamiento por resistencia eléctrica y termopares . [7]
Aleación A
Muy importante, Constantan se puede procesar para la compensación de la temperatura propia para que coincida con una amplia gama de coeficientes de expansión térmica del material de prueba . La aleación A se suministra en los números de autocompensación de temperatura (STC) 00, 03, 05, 06, 09, 13, 15, 18, 30, 40 y 50, para su uso en materiales de prueba con coeficientes de expansión térmica correspondientes, expresados en partes por millón por longitud (o μm / m) por grados Fahrenheit.
Aleación P
Para la medición de deformaciones muy grandes, 5% (50 000 microdeformaciones ) o más, el material de rejilla normalmente seleccionado es el constantano recocido (aleación P). Constantan en esta forma es muy dúctil ; y, en longitudes de calibre de 0,125 pulgadas (3,2 mm) y más, se puede tensar hasta> 20%. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que bajo altas tensiones cíclicas, la aleación P exhibirá algún cambio de resistividad permanente con cada ciclo, y provocará un cambio cero correspondiente en la galga extensométrica. Debido a esta característica y la tendencia a fallar prematuramente la rejilla con el esfuerzo repetido, la aleación P no se recomienda normalmente para aplicaciones de deformación cíclica. La aleación P está disponible con números STC de 08 y 40 para uso en metales y plásticos , respectivamente.
Propiedades físicas
Propiedad | Valor |
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Resistividad eléctrica a temperatura ambiente [2] | 4,9 × 10 −7 Ω · m |
Coeficiente de temperatura a20 ° C [8] | 8 ppmK −1 |
Coeficiente de temperatura −55 a 105 ° C [2] | ± 40 ppmK −1 |
Punto Curie [9] | 35 K |
Densidad [2] | 8,9 × 10 3 kg / m 3 |
Punto de fusion | 1221-1300 ° C |
Capacidad calorífica específica | 390 J / (kg · K) |
Conductividad térmica en23 ° C | 19,5 W / (mK) |
Coeficiente lineal de expansión térmica en25 a 105 ° C [2] | 14,9 × 10 −6 K −1 |
Resistencia a la tracción [2] | 455–860 MPa |
Alargamiento a la fractura | <45% |
Modulos elasticos | 162 GPa |
Medida de temperatura
Constantan también se usa para formar termopares con alambres de hierro , cobre o cromel . [7] Tiene un coeficiente de Seebeck negativo extraordinariamente fuerte por encima de 0 grados Celsius, [10] que conduce a una buena sensibilidad a la temperatura.
Referencias
- ^ MA Laughton; DF Warne (2003). Libro de consulta de ingenieros eléctricos (16ª ed.). Elsevier. pag. 10/43. ISBN 0-7506-4637-3.
- ^ a b c d e f JR Davis (2001). Cobre y aleaciones de cobre . ASM International. pag. 158. ISBN 0-87170-726-8.
- ^ Una historia cronológica del desarrollo eléctrico de 600 BC National Electrical Manufacturers Association. 1946. p. 59.
- ^ DO Woodbury (1949). Una medida de grandeza: una breve biografía de Edward Weston . McGraw-Hill. pag. 168.
- ^ "Tabla de resistividad" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Consultado el 18 de mayo de 2016 .
- ^ Hannah, RL (1992). Manual del usuario de galgas extensométricas . Nueva York: Springer. pag. 50. ISBN 978-0412537202.
- ^ a b "Trabajando con Chromel, Alumel & Constantan" . Keats Manufacturing Co . 2015-03-12 . Consultado el 18 de mayo de 2016 .
- ^ J. O'Malley (1992). Esquema de la teoría y problemas de análisis de circuitos básicos de Schaum . Profesional de McGraw-Hill. pag. 19 . ISBN 0-07-047824-4.
- ^ Varanasi, CV; Brunke, L .; Burke, J .; Maartense, I .; Padmaja, N .; Efstathiadis, H .; Chaney, A .; Barnes, PN (2006). "Sustratos de aleación de constantan de textura biaxial (Cu 55% en peso, Ni 44% en peso, Mn 1% en peso) para conductores revestidos de YBa2Cu3O7 − x". Ciencia y tecnología de superconductores . 19 (9): 896. doi : 10.1088 / 0953-2048 / 19/9/002 .
- ^ Manual de medición de temperatura Vol. 3, editado por Robin E. Bentley
Bibliografía
- JR Davis (2001). Cobre y aleaciones de cobre . ASM International. ISBN 0-87170-726-8.
enlaces externos
- Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja de datos de cobre y compuestos