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      彌散型鉑、鉑10銠絲和鉑10銠-鉑熱電偶的制作方法

      文檔序號:89421閱讀:595來源:國知局
      專利名稱:彌散型鉑、鉑10銠絲和鉑10銠-鉑熱電偶的制作方法
      本發(fā)明屬于對物理學(xué)領(lǐng)域中溫度測量元件-熱電偶的改進(jìn)。
      鉑10銠-鉑(以下記作Pt10Rh/Pt)熱電偶(S型熱電偶)是國際實(shí)用溫標(biāo)(IPTS-63)規(guī)定在金凝固點(diǎn)(1064.43℃)到銻凝固點(diǎn)(630.74℃)溫度范圍中傳遞溫標(biāo)的準(zhǔn)標(biāo)器,在工業(yè)和科學(xué)試驗(yàn)中,通常將它用來作為0~1600℃溫度范圍的測量元件。然而已知的Pt10Rh/Pt熱電偶存在如下幾個(gè)問題(1)高溫氧化,900℃以上鉑絲和鉑10銠絲均會(huì)因氧化后的氧化物揮發(fā)而失重。(2)熱污染損傷,在大多數(shù)情況下,Pt10Rh/Pt熱電偶不宜在還原性氣氛下使用,已經(jīng)確定,當(dāng)環(huán)境中含有二氧化硅、鐵、硫和碳時(shí),Pt10Rh/Pt熱電偶會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重污染,其結(jié)果通常表現(xiàn)為熱電偶絲被熔化,或使其熱電勢輸出發(fā)生漂移;(3)高溫下兩極的性能不匹配,在1200℃下鉑和鉑10銠的抗張強(qiáng)度分別為3.9牛頓/毫米2和11牛頓/毫米2,屈服強(qiáng)度分別為2.1牛頓/毫米2和7牛頓/毫米2。所以Pt10Rh/Pt熱電偶在高溫下其端部將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中,不僅會(huì)出現(xiàn)溫度測量誤差,也容易使熱電偶發(fā)生斷裂;(4)分度值不穩(wěn)定性。Pt10Rh/Pt熱電偶在降溫和升溫兩種不同的測量方式中會(huì)出現(xiàn)誤差,其分度值的不穩(wěn)定性同冷加工和退火工藝有關(guān),要提高其熱穩(wěn)定性一般需要作長時(shí)間的高溫退火,然而長時(shí)間的高溫退火鉑銠極中的銠又會(huì)擴(kuò)散到鉑極中去,這使得兩極間出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻變化,又會(huì)出現(xiàn)較大的測量誤差;(5)Pt10Rh/Pt熱電偶在高溫下再結(jié)晶也會(huì)導(dǎo)致熱電偶絲變脆,并影響熱電偶的測量精度和使用壽命。針對上述問題,世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家在改善Pt10Rh/Pt熱電偶性能方面作了許多研究工作,他們主要是通過加入合金元素如銥、鈀、金、釕等將鉑極改為鉑合金極,并相應(yīng)地改變鉑銠合金極的成份,用這些方法所研制成功的熱電偶其熱電勢分度值必將同時(shí)發(fā)生較大改變,它們不可能同現(xiàn)有的供Pt10Rh/Pt熱電偶使用的標(biāo)準(zhǔn)化二次測量儀表配套,因而不便于推廣應(yīng)用。另一方面,據(jù)美國專利4104692報(bào)導(dǎo)鉑中加釔可細(xì)化晶粒并抑制晶粒長大,美國專利3357825報(bào)導(dǎo)鉑銠合金中加入硼、釔可提高高溫強(qiáng)度和蠕變性能,然而它們均未涉及到鉑和鉑銠合金的熱電特性。
      本發(fā)明提供了用加入微量釔彌散強(qiáng)化的鉑絲、鉑10銠絲以及用上述幾種金屬、合金絲配對制成的兩種Pt10Rh/Pt熱電偶,這種彌散型Pt10Rh/Pt熱電偶不僅具有高溫抗氧化性能好、抗污染能力強(qiáng)、高溫物理參數(shù)匹配合理、熱穩(wěn)定性好(1400℃、200小時(shí)測定銅凝固點(diǎn)實(shí)驗(yàn)前后熱電勢變化僅1~2μV),使用壽命長等特點(diǎn),經(jīng)過對鋅、銻、銅三凝固點(diǎn)電勢值的測定,以及從800~1300℃每隔50℃共計(jì)11個(gè)點(diǎn)熱電勢的測定,該兩種Pt10Rh/Pt熱電偶均達(dá)到國際電工委員會(huì)對S型熱電偶的要求。在1330~1360℃還原性氣氛(煤氣)條件下,采用由本發(fā)明所提供的Pt10Rh/Pt熱電偶比通常的Pt10Rh/Pt熱電偶工作壽命要長1.5~2倍。此外,本發(fā)明所提供Pt10Rh/Pt熱電偶在高溫下長期使用后晶粒未見明顯長大,這也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
      本發(fā)明的實(shí)施例如下在鉑絲中加入(以重量百分比計(jì)算,以下均同)0.005至0.1高純釔或在鉑絲中加入0.1至0.15的高純釔和0.005至0.18的高純金;在鉑10銠絲中加入0.005至0.15的高純釔。上述三種合金均可在真空高頻感應(yīng)爐中用氬氣保護(hù)熔煉,合金經(jīng)過制造通常Pt10Rh/Pt熱電偶相同的澆鑄、鍛壓、
      冷拔等工藝,但要注意各道工藝間的去鐵、酸洗、去離子水水洗等必要的防污染措施,一直拉撥到預(yù)定規(guī)格。鉑絲和鉑10銠合金絲可直接焊接并裝入保護(hù)套管中使用,也可和絕緣材料、耐熱合金外套管組裝后加工成鎧裝熱電偶使用。對三種合金絲的彌散強(qiáng)化時(shí)效處理,考慮到熱電偶是要長期在高溫下使用的,使用時(shí)會(huì)逐步使彌散質(zhì)點(diǎn)脫溶,固僅需要對合金作高溫均勻化處理即可,對本發(fā)明的三種熱偶絲的熱處理工藝制度為1200~1400℃、保溫4~6小時(shí),通常是在制成熱電偶后進(jìn)行。
      由于本發(fā)明所提供的采用微量釔彌散強(qiáng)化的鉑和鉑10銠絲抗高溫氧化、抗環(huán)境污染性能好,高溫強(qiáng)度也較高,故本發(fā)明所提供的Pt10Rh/Pt熱電偶可以取比通常的Pt10Rh/Pt熱電偶更細(xì)的直徑,可以制成直徑0.38毫米或直徑更細(xì)熱電偶供測溫用,如以直徑0.38毫米的熱電偶取代直徑0.5毫米的熱電偶,每支Pt10Rh/Pt熱電偶即可節(jié)約鉑和鉑銠合金3~4克,故其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也極為可觀。
      權(quán)利要求
      1.一種彌散強(qiáng)化的鉑絲,其特征在于加入(以重量百分比計(jì)算)0.005至0.1的高純釔。
      2.一種彌散強(qiáng)化的鉑絲,其特征在于加入(以重量百分比計(jì)算)0.1至0.15的高純釔和0.005至0.18的高純金。
      3.一種彌散強(qiáng)化的鉑10銠絲,其特征在于加入(以重量百分比計(jì)算)0.005至0.15的高純釔。
      4.一種Pt10Rh/Pt熱電偶,其特征在于它由權(quán)利要求
      1所述的鉑絲和權(quán)利要求
      3所述的鉑10銠絲組成,在使用前經(jīng)過1200~1400℃、4~6小時(shí)的高溫均勻化處理。
      5.一種Pt10Rh/Pt熱電偶,其特征在于它由權(quán)利要求
      2所述的鉑絲和權(quán)利要求
      3所述的鉑10銠絲組成,在使用前經(jīng)過1200~1400℃、4~6小時(shí)的高溫均勻化處理。
      專利摘要
      本發(fā)明提供了兩種分別加入微量釔和釔、金的鉑絲、一種加入微量釔的鉑10銠絲以及用上述絲材制作的兩種彌散型Pt10Rh/Pt熱電偶,這兩種熱電偶通過高溫均勻化處理后,其抗高溫氧化和抗污染能力均大為改善,兩極物理參數(shù)的匹配也趨于合適,其熱電勢分度值同國際電工委員會(huì)所制訂的S型熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度值精確相符,熱穩(wěn)定性則比通常的Pt10Rh/Pt熱電偶還好,在高溫下長期使用后晶粒未見明顯長大。
      文檔編號C22F1/14GK85100658SQ85100658
      公開日1986年8月13日 申請日期1985年4月1日
      發(fā)明者吳寶元, 袁桂蘭 申請人:沈陽黃金??茖W(xué)校導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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