錳銅是一種精密電阻合金,通常以線材供應,也有少量的板、帶材,在各類儀器儀表中有著廣泛的用途同時,該材料又是一種超高壓力敏感材料,測壓上限可高達500Pa。錳銅具有良好的壓阻效應廣泛應用于爆轟、高速撞擊、動態斷裂、新材料合成等高溫高壓環境的壓力測量。錳銅的電阻變化與外界壓力近似為線性函數關系(即壓阻系數K近為常數),且電阻溫度系數小,通過由錳銅作為敏感元件制成的傳感器,就可實現將動態高壓下的壓力測量轉化為對錳銅電阻變化的測量。
基本信息
利用錳銅合金的壓阻效應測量壓力已有90 多年的歷史了。60 年代, Fuller 和Price、Bernstein 和Keough等人率先將錳銅傳感器應用于動態高壓(沖擊波)的測試中。經過多年來的研究表明, 盡管錳銅合金的壓阻系數不是很高, 但由于它具有靈敏度高、響應快、線性較好、電阻溫度系數小等特點, 非常適合于制作超高壓力傳感器。其有效量程為1 ~ 50GPa , 是目前測壓上限最高的直接式壓力傳感器, 廣泛應用于研究材料中彈塑性波的傳播特性、動態斷裂、層裂、相變、炸藥爆轟等方面。然而, 國防、軍事等特殊部門迫切需要對更高的壓力進行直接測量, 并要求傳感器具有極快的響應。對錳銅傳感器在這兩方面的研究進展進行了簡單的總結 。
錳銅的性質
Cu-Mn合金是應用較廣的阻尼材料,屬熱彈性馬氏體相變范疇。這類合金在300-600℃進行時效熱處理時,合金組織向正馬氏體孿晶組織轉變,而正馬氏體孿晶組織極不穩定,當受到交振動應力時將發生重新排列運動,從而吸收大量的能量,表現出阻尼效果 。
錳銅具有良好的壓阻效應廣泛應用于爆轟、高速撞擊、動態斷裂、新材料合成等高溫高壓環境的壓力測量。錳銅的電阻變化與外界壓力近似為線性函數關系(即壓阻系數K近為常數),且電阻溫度系數小,通過由錳銅作為敏感元件制成的傳感器,就可實現將動態高壓下的壓力測量轉化為對錳銅電阻變化的測量。
分類
BMn3-12(又稱錳銅)按用途可分為精密型和分流器型兩種,使用溫度范圍分別為0-45℃和0-100℃。
BMn40-1.5(又稱康銅)是比BMn3-12(又稱錳銅)更早使用的一種精密電阻合金,它的優點是:具有低的電阻溫度系數,而且電阻—溫度曲線的直線性關系比BMn3-12好,可在較寬的溫度范圍內使用;它的耐熱性比BMn3-12好、可以用至400℃,而3—12錳白銅的最高使用溫度為300℃;耐蝕性也比BMn3-12好.還具有良好的加工性和針焊性。它的缺點足對銅的熱電勢太高,不宜于做直流標淮電阻和測量儀器中的分流器,而適用于做交流用的精密電阻、滑動電阻、啟動、調節變壓器及電阻應變計等。另外,BMn40-1.5還可以用作熱電偶和熱電偶補償導線。
特點
Cu-Mn系高阻尼合金的特點是:Mn含量越高(>50%),應變量越大;高溫時效時間越長,阻尼性能越高。但這些傾向各有一極限,當超越這一極限時,反而出現阻尼性能下降的趨勢 。另外,這類阻尼合金對工作溫度非常敏感,當溫度為Neel點溫度時,每2個相鄰Mn原子構成的原子磁偶將呈反磁性有序排列,形成反磁性磁疇。在受到外界運動時,磁疇產生運動,形成內耗,這是Mn-Cu系合金特有的一種阻尼機制。當溫度超過Neel點時,這種磁疇有序排列受到破壞,阻尼性能下降。