Введение к работе
Актуальность работы, Термоэлектрический метод измерения температуры лежит в основе принципа действия самого распространенного типа температурных датчиков - термоэлектрических термометров, или термопар. Известно, что на долю термоэлектрических преобразователей приходится до бох всех температурных измерений в производстве, технике и в научно-лабораторной практике.
Благодаря высокой чувствительности измерений (дифференциальная термоэдс " 40 мкв/град), линейности термоэлектрической характеристики, широкому диапазону измеряемых температур (0-1000С) в окислительных и нейтральных средах в качестве термоэлектродных материалов наиболее широкое применение нашли никелевые сплавы типа хромель, алюмель.
Однако, из-за неудовлетворительной термоэлектрической стабильности выше іооос, в диапазоне іооо-і200 с, возможно только кратковременное применение данной термопары. Это приводит к необходимости для надежных и длительных измерений использовать в указанном интервале термопары из благородных металлов и их сплавов. Кроме того, снижена точность измерения температуры данной термопарой в диапазоне 250-550С из-за обратимого дрейфа термоэдс в результате структурных изменений ближнего порядка.
Попытки улучшения эксплуатационных характеристик термопар из никелевых сплавов предпринимались на протяжении последних г-Зх десятилетий. Это привело к разработке и стандартизации зарубежом высокостабильной термопары никросил-
- 4 -нисил (HN). Большой вклад в решение проблемы внесли БЄРЛИ Н. А.-Старр К. Д. , Ванг Т. П., Рогельберг И. Л., Холмянский В. А.
В данной работе также поставлена задача разработки жаростойких термоэлектродных сплавов на никелевой основе с повышенный температурным и временным ресурсом работы и отсутствием нестабильности за счет структурных превращений ближнего порядка.
Создание такой термопары в России должно обеспечить существенный экономический эффект и позволило бы поднять верхний предел надежно измеряемой температуры в таких областях, как аэрокосмическая технология, ядерная техника, промышленность полупроводниковых материалов и др.
Цель работы. Разработка термоэлектродных материалов на базе никелевых сплавов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Решение поставленной цели осуществлялось в двух направлениях:
Разработка жаростойких покрытий наносимых на известные сплавы хромель-алюмель. Определение оптимального состава и режима создания защитной пленки для повышения жаростойкости и соответственно стабильности термоэлектрических характеристик этих термопар.
Создание новой пары высокостабильных сплавов на основе никеля, обладающих высокой ТЭДС, улучшенной жаростойкостью, отсутствием обратимой нестабильности ТЭДС за счет структурных процессов и внедрение их в производство;
- 5 -Новизна работы. В работе получены следующие новые результаты:
Изучена зависимость термоэлектрической стабильности и жаростойкости для положительного и отрицательного электродов термопар типа ХА от состава легирующих элементов защитных покрытий;
Определены оптимальные композиции защитных покрытий
/а. с. н 1731842/ с жаростойкостью в г-3 раза выше по сравнению с аналогичной характеристикой термопары хромель-алюмель, что позволило повысить термоэлектрическую стабильность указанной термопары в 3-4 раза;
Определено влияние основных и дополнительных /Mo,W, Та, V/ легирующих элементов на свойства (термоэлектрические характеристики и жаростойкость) систем Ni-cr-Si-Mg и Hi-Si-Al-Hg;
Разработаны новые никелевые сплавы для термопар, обладающие достаточно высокой ТЭДС, но превосходящие по жаростойкости известные териоэлектродные сплавы в 3-Ю раз /Патент Российской Федерации N 20161117/
Практическая ценность. Применение защитных покрытий на известных сплавах хромель-алюмель и использование термопар из разработанных сплавов Шх-Н) позволяет увеличить технический ресурс термопар, повысить верхний предел надежно измеряемой температуры и повысить точность ее измерения. Улучшенное качество термопар из сплавов Нх-Н подтверждено опытом их эксплуатации в промышленности.
Реализация работы в народном хозяйстве. Производство сплавов Нх-Н - ленты и проволоки для термопар освоено на экспериментальном заводе Качественных сплавов (ЭЗКС г. Москва) и Каменск-Уральском заводе по обработке цветных металлов. Проволока и лента из сплавов Нх-Н внедрена в производство термопар, выпускаемых Казанским приборостроительным конструкторским бюро (КПКБ).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
У1 Всесоюзной конференцию* "Электрические методы и средства измерения температуры"("Электротермометрия-88" г. Луцк, 1988г.
Секции металловедения научно-технического Совета института "Гипродветметобработка" (Москва, 1994г. >
Результаты выполненных исследований опубликованы в трех научных работах.
Структура и объем диссертации.
