测量金属材料电阻率的方法

1.试样的制备

1）试样应无接头，试样表面应无裂纹和缺陷。横向尺寸为1mm及以上的试样用肉眼检查，小于1mm的试样用20倍放大镜检查。试样表面，特别是在与电流和电位接头接触的表面上，应基本无斑疤、灰尘和油污。必要时，在测量试样尺寸之前应清洗干净。

2）试样为截面大致均匀的任何形状的杆材、线材、带材、棒材或管材等，其表面应光滑。沿试样标距长度以相等间距分5次或更多次测量横截面，所测得的横截面积，其相对标准偏差在基准试验时应不超过1%，常规试验时应不超过2%。

3）测定单位长度的质量时，试样的两端应呈平面且垂直于纵轴，试样表面应无毛刺、飞边和弧边（锯齿状边）。

4）从大块材料中截取的试样，在制备试样时应注意防止材料性能发生明显的变化。塑性变形会使材料加工变硬，电阻率增加；加热会使材料退火，电阻率减小。

5）必要时，基准试验用试样应按下述方法制备：试样经酸洗并加工至标称直径，2mm；去油污；在500～550℃保护性气氛中退火30min，然后在同一保护气氛中快速冷却或在空气中快速转移到水中冷却。

2.试验要求

（1）测量温度　整个测量应在（20±5）℃下进行，并且在测定过程中保持温度稳定。生产检验允许在10～35℃中进行。

（2）测量误差　各项测量误差的极限值应符合表6-5的规定。

表6-5 各项测量误差的极限值

注：表中d_L是液体密度，单位为kg/m³；d_s是试样密度，单位为kg/m³。

（3）电流的选择　在满足测量系统灵敏度要求的情况下，应尽量选择较小的测试电流，以免使试样发热，影响测量结果。当测试电流增加40%时，如果测出的电阻平均增加0.06%，则认为电流过大，测量无效，应选择更小的测试电流。

（4）操作要求　闭合电流后，检流计上基本观察不到冲击，即达到平衡，方可读数。为了消除接触电势引起的测量误差，使电流正反换向一次，取两次读数的平均值。同一试样，应重复测量5次，取平均值作为最终结果。

3.电阻的测量

1）被测试样电阻为10Ω及以下（应不小于10μΩ）者应采用四点法；电阻大于10Ω者可采用两点法。

2）电阻测量系统的总误差包括：标准电阻的校准误差、试样和标准电阻的比较误差、接触电势和热电势引起的误差、测量电流引起的试样发热误差。

3）采用四点法测量（采用四端夹具）时，电位接触点应由相当锋利的刀刃构成，且刀刃要互相平行，均垂直于试样纵轴。接点也可以是锐利的针状接点。每个电位接点与相应的电流接点之间的距离应不小于试样横截面周长的1.5倍。

4）采用四点法时，标准电阻和试样间的跨线电阻应明显地小于标准电阻和试样电阻，否则应采取适当的方法，如引线补偿等予以补偿使线圈和引线阻值比例达到足够的平衡，保证电桥的准确度符合规定的要求。

5）应注意消除由于接触电势和热电势引起的测量误差。可采用电流换向法，读取一个正向读数和一个反向读数，取其算术平均值。也可以采用平衡点法（补偿法），检流计接入电路后，在电路不闭合的情况下调零。

4.截面积的测量

（1）计算法　简单截面的试样，其截面积可以合理地从线性截面尺寸计算得出。测定尺寸时应沿试样的计量长度以大约相等的间距至少测量五次，计算出算术平均值。平均值的标准偏差与平均值自身的比值应不超过±15%。

1）圆形截面试样，按下式计算截面积：

式中 A（T）——在试验温度T时试样的截面积，单位为mm²；

d——试样直径平均值，单位为mm。

2）扁线的截面试样，按下式计算截面积：A（T）=δb-0.858r² （6-9）

式中 A（T）——在试验温度T时试样的截面积，单位为mm²；

δ——试样厚度平均值，单位为mm；

b——试样宽度平均值，单位为mm；

r——扁线圆角半径，单位为mm。

（2）称重法　截面比较复杂的试样，当直接测量并计算出的截面积的误差不符合表6-5的规定时，截面积应采用称重法按下式确定：

式中 A（T）——在试验温度T时试样的截面积，单位为mm²；

m——试样质量，单位为g；

l₂（T）——试验温度T时的试样的总长，单位为m；

ρ_S（T）——试验温度T时的试样密度，单位为kg/m³。

5.质量的测量

应注意减小试样在空气中称重的误差，校准后的实际质量可按下式计算：

式中 m——校准后的实际质量，单位为g；

m_A——在空气中测定的视在质量，单位为g；

ρ_S——试样密度，单位为kg/m³；

ρ_W——砝码密度，单位为kg/m³；

ρ_A——空气密度，一般取1.2kg/m³。

6.密度的测量(www.xing528.com)

1）当不知试样密度或试样密度误差不符合表6-5的规定时，应在空气中和已知密度的液体中称重测定试样密度。可用试样直接测定，也可用与试样密度相同的试件测定。所选择的空气和液体的试验温度应能使对流所引起的误差减小到最低限度。

2）在液体中称重时，液体温度的均匀性应保证液体密度的误差符合表6-5的规定。在液体中悬挂试样的挂线应尽可能地细，称重时挂线的延长部分应浸入同一液体中，以消除表面张力的影响。挂线直径超过0.05mm时，应用直径为其两倍的挂线进行第二次称重，两次称重的质量差应不超过试样在液体中视在质量的±1%。用水作液体时，应加入适量的浸润剂，加入量按重量计应不超过0.03%，并注意在称重前基本去除试样表面的全部气泡。

3）试样密度按下式计算：

式中 ρ_S——试样密度，单位为kg/m³；

m_A——在空气中测定的视在质量，单位为g；

ρ_L（T）——试验温度T时的液体密度，单位为kg/m³；

m_L（T）——在液体中测定的试样视在质量，单位为g；

ρ_A——空气密度，一般取1.2kg/m³。

7.试验结果及计算

（1）电阻计算　设试样的电阻与温度呈线性关系，电阻按下式计算：

式中 R₂₀——20℃时试样的标长两端间的电阻，单位为Ω；

R（T）——试验温度T时试样的标长两端间的电阻，单位为Ω；

α₂₀——20℃时试样的电阻温度因数。

（2）单位长度电阻计算　标准温度20℃时的单位长度电阻按下式计算：

式中 R_l20——20℃时单位长度电阻，单位为Ω/m；

R_l（T）——试验温度T时试样单位长度电阻，单位为Ω/m；

α₂₀——20℃时试样的电阻温度因数；

T——温度，单位为℃；

α_l——线胀系数，单位为℃^-1。

（3）体积电阻率计算　标准温度20℃时的体积电阻率按下式计算：

式中 ρ_V20——20℃时试样的体积电阻率，单位为Ω·m；

ρ_V（T）——试验温度T时试样的体积电阻率，单位为Ω·m；

α₂₀——20℃时试样的电阻温度因数；

T——温度，单位为℃；

α_l——线胀系数，单位为℃^-1。

（4）质量电阻率计算　标准温度20℃时的质量电阻率按下式计算：

式中 ρ_m20——20℃时试样的质量电阻率，单位为Ω·kg/m²；

ρ_m（T）——试验温度T时试样的质量电阻率，单位为Ω·kg/m²；

α₂₀——20℃时试样的电阻温度因数；

T——温度，单位为℃；

α_l——线胀系数，单位为℃^-1。

（5）线性尺寸和截面积计算　当测量试样总长度和截面积时的温度T′与测量电阻及标记试样长度时温度T不同时，应按下面的公式进行换算。

l₂（T）=l₂（T′）[1+α_l（T-T′）]

A（T）=A（T′）[1+2α_l（T-T′）] （6-17）

式中 l₂（T）——换算到温度T时的试样总长度，单位为m；

A（T）——换算到温度T时的试样截面积，单位为mm²；

l₂（T′）——试验温度T′时的试样总长度，单位为m；

A（T′）——试验温度T′时的试样截面积，单位为mm²；

α_l——线胀系数，单位为℃^-1。