Манганин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Манганин
Химический состав
Cu — 85 %
 
Mn — 12.5 %
 
Ni — 2.5 %
 
Тип сплава

Сплав на основе меди

Механические свойства

пластичен

Физические свойства
Плотность

8,4·103 кг/м³

Прочность

300—600 ГПа

Температура плавления

960 °C

Коррозионная стойкость

средняя

Удельное электрическое сопротивление

0,43—0,48·10−6 Ом·м.

Коэффициент линейного расширения

14—19·10−6 1/К

Теплопроводность

22 Вт/(м·К)

Удлинение при разрыве

< 50 %

Модуль Юнга

124—159 МПа

Аналоги

Константан

Применение

Изготовление резисторов

Торговые марки

МНМцЗ[1]

нет

Мангани́н — прецизионный сплав на основе меди (Cu) (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5—13,5 %) и никеля (Ni) (2,5—3,5 %).

Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления (ТКС) в диапазоне комнатных температур.

История[править | править код]

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается[2], что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан и на основе этого изучения изобрёл манганин. На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры изобретатель получил патент в 1888 г.[3] В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем). Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин»[4] под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и отечественной литературе господствует[5][6] утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889[7][6] или в 1892[8] году сотрудниками Имперского физико-технического института (нем.) Карлом Фойзнером (нем.) и Стефаном Линдеком (нем.) проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN® были переданы Isabellenhütte Heusler. В некоторых источниках[9] указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Применение[править | править код]

Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.

Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.

Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C. Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением. Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C[10]. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C[11].

Разновидности[править | править код]

Существует несколько разновидностей манганина, например, следующие[12]:

Массовое содержание
компонентов, %
Макс. рабочая
температура, °C
Удельное сопротивление,
10-8 Ом·м
ТКС, 10-5 К-1
86 Cu, 12 Mn, 2 Ni 300 43 1 ÷ 2
85 Cu, 2 Mn 300 51 0,8
84 Cu, 13 Mn, 2 Al 400 50 -0,2 ÷ -2
85 Cu, 9,5 Mn, 5,5 Al 400 45 1 ÷ 3

Также существуют так называемые «серебряные манганины», — сплавы с улучшенными электрическими свойствами на основе серебра вместо меди, с добавлением марганца (до 17 %), олова (до 7 %) и других химических элементов[13].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Энциклопедия по машиностроению XXL
  2. National Electrical Manufacturers Association. A CHRONOLOGICAL HISTORY OF ELECTRICAL DEVELOPMENT FROM 600 B.C.. — New York, N.Y.: National Electrical Manufacturers Association, 1946. — P. 152.
  3. Edward Weston. Патент США №381305 от 17 апреля 1888 года. Google.com. Проверено 8 февраля 2014.
  4. Measuring invisibles Weston Electrical Instrument Corporation 1938 Newark N.J. - стр. 23. Hathi Trust Digital Library. Проверено 8 февраля 2014.
  5. Манганин // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  6. 1 2 Манганин // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  7. Isabellenhütte Heusler Our history. Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG. Проверено 8 февраля 2014.
  8. Chronology 1887–2012 (англ.) // The PTB-Mitteilungen : журнал / Под ред.Dr. Jens Simon. — 2012. — No. 2. — P. 10. — ISSN 0030-834X.
  9. David Cahan. An Institute for an Empire: The Psysikalisch-Technische Reichsanstalt, 1871-1918. — Cambridge, UK.: Cambridge University Press, 1989. — P. 115. — ISBN 0521330572.
  10. Манганин. Проверено 11 января 2014.
  11. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов.. — 7-е изд., перераб. и доп.. — Л.:: Энергоатомиздат, 1985. — С. 216.
  12. Физические величины: справочник / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — С. 444. — 1232 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-283-0413-5.
  13. Манганин (рус.) // Большой Энциклопедический словарь. — 2000.

Литература и документация[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов.. — 7-е изд., перераб. и доп.. — Л.:: Энергоатомиздат, 1985. — 304 с.

Нормативно-техническая документация[править | править код]

  • ГОСТ 492—2006 «Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые обрабатываемые давлением. Марки»
  • ГОСТ 10155-75 «Проволока манганиновая неизолированная. Технические условия»

Ссылки[править | править код]