为什么电流大晶粒大 电流越大，晶粒越大的原因是什么？

为什么电流大晶粒大

在材料学中，晶粒是指金属、半导体等材料中的晶体颗粒。晶体是一种有序结构的物质，由晶格和晶粒两部分组成。晶粒的大小对材料的性能有着重要的影响。传统的材料学理论认为，晶粒越小，材料越硬、强、韧、稳定，而晶粒越大，材料越软、弱、脆、不稳定。那么，为什么电流大晶粒却变大了呢？

1、 晶粒大小与电阻率的关系

根据欧姆定律，电阻率ρ等于电阻R除以导体长度L和导体截面积A的乘积：ρ=R×(L/A)。因此，当电阻不变时，导体截面积A缩小，长度L变短，电阻率ρ就会变大。晶粒的大小也会影响晶体的电阻率，相同材料，晶粒越小，晶体的电阻率越大，相反，晶粒越大，晶体的电阻率越小。当电流过大时，导体内部会持续产生热量，导致导体温度升高。而温度上升又会增加导体电阻率。因此，如果电路中存在电流过大的问题，晶粒越大能够缓解导体温度的上升，减小电阻率的增加，从而维持电路的正常工作。

2、 晶粒大小与电化学性能的关系

电化学腐蚀是导致材料老化的主要原因之一。晶粒越小，电化学腐蚀越容易发生。导体的一些化学腐蚀产物在表面形成氧化物，硫化物，氢氧化物等。这些化学物质容易在材料表面形成薄膜层，这会降低材料的表面导电性，增加其电阻率。然而较大的晶粒对化学腐蚀物质不易和材料表面形成薄膜层，从而可以保护材料的表面，延长导体的使用寿命。

3、 晶粒大小与材料应变特性的关系

材料在内部存在应变场分布，晶粒的大小对应变场分布有着重要的影响。较小的晶粒更容易形成应变梯度，使其应变值变化更加明显，材料的成形性就会变得更加明显。然而，在一些应用领域中，需要使用高强度、超塑性、超导等性能的材料，这些特性不仅需要材料内部存在较大的应变值，而且需要制备材料时存在晶粒的细小和均匀。尤其在超导材料领域，晶粒的大小与超导电流强度的关系非常密切。超导材料的电流承载能力与晶粒的大小有关，晶粒大将导致电流承载能力下降，而晶粒小能够提高材料的电流承载能力。

4、 晶粒大小与材料机械性能的关系

一些结构材料，如钛合金、铝合金等结构材料，通常需要同时满足高的强度和高的塑性变形能力。这就需要材料的微观组织呈现出粗大的晶粒结构，以保持材料综合性能的均衡。较大的晶粒能够大幅度增加材料的塑性，当材料变形时，较大的晶粒更容易发生变形并滑动松动，从而增加了裂纹停留时间、裂纹的扩展阻力和吸收能量等现象。