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      熱電偶材料有哪些?

      用于制作熱電偶測溫元件的材料。主要為金屬材料,也有非金屬材料,如石墨。1821年,塞貝克(T.J.Seebeck)發現:兩種不同導體端點相接,并使兩端結點處在不同的溫度中,則在兩導體組成的電路中產生電動勢。熱電偶是應用這種熱電效應原理制成的測量溫度的元件,熱電偶測溫裝置示意見圖1。(Pt-10Rh)/ Pt(含銠為10%的鉑合金與鉑組成的熱電偶)熱電偶在1885年Shou先研制成功,1890年前后獲得實際應用。Fe/(Cu-43Ni)熱電偶于1910年開始使用,(Ni-10Cr)/(Ni-3Mn-2Al-1Si) 熱電偶在Di一次世界大戰期間獲得工業應用。


      金屬的熱電性同化學成分和組織結構有關。熱電偶材料通常要求化學成分均勻(包括不同批號生產的材料之間以及單根絲沿長度方向的均勻性),使用過程中性能穩定并不受環境污染,使用溫度范圍較寬,高溫強度良好,容易加工成型,價格便宜等。 


        廣泛使用的熱電偶有鉑銠/鉑熱電偶,鎳鉻/鎳硅(鋁)熱電偶,鎳鉻/康銅熱電偶,鐵/康銅熱電偶和銅/康銅熱電偶等。這些品種具有優異的綜合性能,已被中國和其他國家列為標準熱電偶產品,其電動勢-溫度曲線見圖2。表中列出常用熱電偶中,鎳鉻/康銅熱電偶具有Zui高的熱電勢,0℃時熱電勢率為58.5μV/K,400~600℃時,熱電勢率增到81.0μV/K,耐熱和耐蝕性也較鐵/康銅優良,而且價格低廉,這種材料適宜于在低溫和中溫下使用。某些國家用它取代鐵/康銅熱電偶和銅/康銅熱電偶,作為標準熱電偶。1953年研制成 (Pt-30Rh)/(Pt-6Rh)雙鉑銠熱電偶,60年代把它列為標準熱電偶。這種熱電偶的使用溫度很高,長期使用溫度上限為1600℃,短時使用可達1800℃。與鉑銠/鉑熱電偶比較,穩定性改善,強度增加。


      除了上述標準熱電偶,還發展出特殊條件下使用的非標準熱電偶。鎢錸熱電偶是60年代發展起來的一種高溫熱電偶,有W/(W-26Re),(W-3Re)/(W-25Re),(W-5Re)/(W-26Re)和(W-5Re)/(W-20Re)等。長期使用溫度為2000~2400℃,短期使用Zui高可達3000℃。在低溫熱電偶中,(Au-2.1Co)/Cu熱電偶,在10K以上的熱電勢率大于10μV/K;金中含有微量(約0.07原子百分比)鐵的合金與鎳鉻合金組成的熱電偶,在液氦溫度(4K)的熱電勢率大于10μV/K,都是較好的。 (Pt-0.1Mo)/(Pt-5Mo)、(Pt-1Mo)/(Pt-5Mo)以及用鎢和0.5~1 (原子百分比)鋨的合金與鎢和錸的合金組成熱電偶等可在核輻照條件下使用。除金屬材料外,石墨和難熔化合物等非金屬材料也可作為高溫熱電偶。此類材料的優點是熔點高,高溫性能穩定,熱電勢和熱電勢率高等;缺點是材料脆,石墨易于吸潮而改變熱電性,重復性差,還處于研究發展之中。這類熱電偶有碳/石墨,石墨/碳化物,碳化物/碳化物等。

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