專利名稱：一種增韌型的高溫銥銠熱電偶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫測量用的熱電偶，尤其涉及一種增韌型的高溫銥銠熱電偶， 屬于溫度測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在各工業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)常會遇到高溫(一般指1300K以上)測量的問題。測量高溫所用的熱電偶，一般采用貴金屬偶絲，標(biāo)準(zhǔn)分度的B型熱電偶所能測量的最高溫度約為 2000K,非標(biāo)準(zhǔn)分度的鉬銠40-鉬銠20 (PtRh40-PtRh20)熱電偶的測量溫度上限約為2100K， 而銥40銠-銥(Ir40Rh-Ir)和銥60銠-銥(Ir60Rh_Ir)等銥銠系非標(biāo)準(zhǔn)分度熱電偶，測量溫度上限可達(dá)2400K。但由于Ir40Rh-Ir和Ir60Rh_Ir熱電偶的負(fù)極材料為純銥，脆性很大，在裝配傳感器和使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)早期斷裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了其使用效果。另外，使用鉬、銥等系列的貴金屬熱電偶在測量燃?xì)鉁囟葧r(shí)，熱電偶在使用初期會產(chǎn)生催化效應(yīng)和成分揮發(fā)，使測得的溫度與實(shí)際溫度偏離，影響到了測溫的準(zhǔn)確度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)的銥銠系熱電偶脆性大以及具有催化效應(yīng)的問題， 本發(fā)明公開了一種增韌型的高溫銥銠熱電偶。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，包括熱電偶絲、絕緣瓷管、保護(hù)外殼；連接關(guān)系為熱電偶絲置于絕緣瓷管內(nèi)部；絕緣瓷管外部包覆保護(hù)外殼；在熱電偶絲和絕緣瓷管之間填充高溫粘結(jié)劑，絕緣瓷管和保護(hù)外殼之間填充高溫粘結(jié)劑，填充高溫粘結(jié)劑用于固定和密封。
所述熱電偶的正極采用IrRh合金(銥錯(cuò)合金)，Ir (銥)和Rh (錯(cuò))的重量百分比分別為40% 60%和60 % 40% ;負(fù)極采用IrRh合金，Ir和Rh的重量百分比分別為 80% 90%和20% 10%;正極和負(fù)極焊接成熱接點(diǎn)；所述焊接方式采用除激光焊與釬焊之外的焊接方式焊接；
為保證熱電偶的韌性，在偶絲熱接點(diǎn)焊接之后，熱電偶裝配前需進(jìn)行去應(yīng)力退火， 退火溫度為800K 900K，保溫時(shí)間為30min。
所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，當(dāng)熱電偶在高溫燃?xì)猸h(huán)境中使用時(shí)，熱電偶絲的表面需要預(yù)先進(jìn)行鍍膜處理，鍍膜材料為含6% 8% (重量百分比)Y2O3的ZrO2，膜層厚度不超過I μ m，鍍膜工藝采用磁控濺射方法。
所述絕緣瓷管為高純度雙孔或多孔的氧化鎂或氧化鈹。
所述保護(hù)外殼為高溫合金材料或者耐高溫陶瓷材料，需要對高溫合金外殼加以水冷。
所述高溫粘結(jié)劑的填充深度不小于5mm。
有益效果
I、本發(fā)明的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，在負(fù)極摻入了銠，避免出現(xiàn)類似純銥材料中的粗大晶粒，從而提高了負(fù)極材料的韌性，解決了傳統(tǒng)銥銠熱電偶脆性大的問題；傳統(tǒng)的銥銠熱電偶，在高溫燃?xì)猸h(huán)境中使用幾個(gè)小時(shí)后，由于脆性大常出現(xiàn)偶絲負(fù)極斷裂的現(xiàn)象，而本發(fā)明則避免了斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。
2、本發(fā)明的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，在熱電偶絲表面進(jìn)行了鍍膜處理，使得貴金屬偶絲不直接接觸高溫燃?xì)?，解決了傳統(tǒng)銥銠熱電偶的催化效應(yīng)問題；經(jīng)試驗(yàn)證明， 傳統(tǒng)的銥銠熱電偶，由于催化效應(yīng)造成的測溫誤差可達(dá)100K以上，而本發(fā)明則消除了這種誤差。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，I-熱電偶絲、2-絕緣瓷管、3-保護(hù)外殼。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例I
本發(fā)明的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，包括熱電偶絲、絕緣瓷管、保護(hù)外殼，如圖I所示；連接關(guān)系為熱電偶絲置于絕緣瓷管內(nèi)部；絕緣瓷管外部包覆保護(hù)外殼；在熱電偶絲和絕緣瓷管之間、以及絕緣瓷管和保護(hù)外殼之間填充高溫粘結(jié)劑，用于固定和密封。
所述熱電偶的正、負(fù)極均采用IrRh合金(銥銠合金)，正極中Ir (銥)的重量百分比分別為50%，Rh(銠)的重量百分比分別為50%;負(fù)極中，Ir (銥)的重量百分比分別為 90%，Rh(銠)的重量百分比分別為10%。
所述絕緣瓷管為高純度雙孔氧化鎂。
所述保護(hù)外殼為高溫合金材料，對高溫合金外殼加以水冷保護(hù)。
制備過程
正極和負(fù)極材料分別按上述成分配比，進(jìn)行真空熔煉，澆注成錠后，經(jīng)四次熱拉拔形成直徑為O. 5mm的細(xì)絲。拉拔而成的細(xì)絲，進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)部殘余應(yīng)力。退火溫度為1300K，退火時(shí)間為2h。
正極和負(fù)極采用氬弧焊的方式焊接成熱接點(diǎn)。
對偶絲進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度為900K，保溫時(shí)間為30min。
采用磁控濺射方法對熱電偶絲的表面進(jìn)行鍍膜處理，鍍膜材料為含6% (重量百分比)Y2O3的ZrO2，膜層厚度為I μ m。
對偶絲進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度為850K，保溫時(shí)間為30min。
將偶絲裝入雙孔氧化鎂絕緣瓷管，并在偶絲和絕緣瓷管之間填充高溫粘結(jié)劑，填充深度為5mm。
將偶絲和絕緣瓷管一起裝入保護(hù)外殼，并在絕緣瓷管和保護(hù)外殼之間填充高溫粘結(jié)劑，填充深度為6mm。
按上述過程制備得到本發(fā)明的熱電偶。
對比傳統(tǒng)Ir40Rh-Ir熱電偶絲與本發(fā)明所制備的Ir50Rh_Ir90Rh熱電偶絲的韌性，結(jié)果表明，Ir40Rh-Ir偶絲在盤成直徑80mm的卷時(shí)，偶絲表面出現(xiàn)了裂紋，而 Ir50Rh-Ir90Rh偶絲盤成直徑50mm的卷，未發(fā)現(xiàn)任何表面缺陷。
權(quán)利要求
1.一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，包括熱電偶絲、絕緣瓷管、保護(hù)外殼；熱電偶絲置于絕緣瓷管內(nèi)部；絕緣瓷管外部包覆保護(hù)外殼；在熱電偶絲和絕緣瓷管之間填充高溫粘結(jié)劑，絕緣瓷管和保護(hù)外殼之間填充高溫粘結(jié)劑，填充高溫粘結(jié)劑用于固定和密封；其特征在于所述熱電偶的正極采用IrRh合金，Ir和Rh的重量百分比分別為40% 60%和60% 40% ;負(fù)極采用IrRh合金，Ir和Rh的重量百分比分別為80% 90%和20% 10% ;熱電偶絲的正極和負(fù)極在一側(cè)焊接成熱接點(diǎn)；在熱接點(diǎn)焊接后以及熱電偶裝配前，熱電偶絲均進(jìn)行去應(yīng)力退火。
2.如權(quán)利要求I所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，其特征在于當(dāng)熱電偶在高溫燃?xì)猸h(huán)境中使用時(shí)，熱電偶絲的表面需要預(yù)先進(jìn)行鍍膜處理，鍍膜處理在熱電偶絲焊接后進(jìn)行，鍍膜材料為含Y2O3和ZrO2, ZrO2中含重量百分比6% 8%的Y2O3 ;膜層厚度不超過 I μ m,鍍膜工藝采用磁控濺射方法。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，其特征在于所述的應(yīng)力退火溫度為800K 900K，保溫時(shí)間為30min。
4.如權(quán)利要求3所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，其特征在于所述絕緣瓷管材料為高純度雙孔或多孔的氧化鎂或氧化鈹。
5.如權(quán)利要求3所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，其特征在于所述保護(hù)外殼為高溫合金材料或者耐高溫陶瓷材料，需要對高溫合金外殼加以水冷。
6.如權(quán)利要求3所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，其特征在于所述高溫粘結(jié)劑的填充深度不小于5_。
7.如權(quán)利要求3所述的一種增韌型的高溫銥銠熱電偶，其特征在于所述焊接方式采用除激光焊與釬焊之外的焊接方式焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫測量用的熱電偶，尤其涉及一種適用于2400K以下溫度測量的增韌型的高溫銥銠熱電偶，屬于溫度測試領(lǐng)域。包括熱電偶絲、絕緣瓷管、保護(hù)外殼；熱電偶絲置于絕緣瓷管內(nèi)部；絕緣瓷管外部包覆保護(hù)外殼；在熱電偶絲和絕緣瓷管之間、以及絕緣瓷管和保護(hù)外殼之間填充高溫粘結(jié)劑，用于固定和密封；其特征在于所述熱電偶的正極采用IrRh合金，Ir和Rh的重量百分比分別為40％～60％和60％～40％；負(fù)極采用IrRh合金，Ir和Rh的重量百分比分別為80％～90％和20％～10％；正極和負(fù)極焊接成熱接點(diǎn)；在熱接點(diǎn)焊接之后與熱電偶裝配前X需進(jìn)行去應(yīng)力退火。解決了傳統(tǒng)的銥銠系熱電偶脆性大以及具有催化效應(yīng)的問題。避免了負(fù)極斷裂，并且提高了測量的精確度。
文檔編號G01K7/06GK102937486SQ20121050933
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者楊永軍, 趙儉 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所