Термопара

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 176 9 19)5 О 01 К 7/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ьньй же;ное объеди иационных ение атении кись ектеля,ин, роабич. Н.И,Тал нухов, А,И.С группы, у 203 ство СССР2, 1970,ство СССР2, 1980,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельР 351097, кл. 8 01 К 7/ОАвторское свидетельМ 866421, кл, С 01 К 7/О Изобретение относится к области измерения высоких температур с использованием термоэлектрических датчиков, в частности, к выбору материалов термопар, предназначенных для эксплуатации в окислительных средах,Известна термопара на основе неблагородных металлов, один термоэлектрод которой выполнен из сплава на основе железа, а другой термоэлектрод - из сплава на основе никеля (1), Ее недостатком является возможность эксплуатации не выше 1300 С.Известна теомопара на основе неблагородных металлов для работы в окислительных средах при температурах до 1400 С, отрицательный термоэлектрод которой выполнен из сплава на основе железа, содержащего в % мас,: хром 18 - 31, алюминий 3 - 8, по крайней мере один элемент из группы, включающей кобальт, титан, ниобий, - 0,05 - 2,2, а положительный термоэлектрод выполнен из сплава на основе хрома, содержащего по крайней мере один элемент из группы, включающей ванадий, титан, тан(54) ТЕРМОПАРА(57) Сущность изобретения. отрицатетермоэлектрод термопары на основеза содержит, мас.%: хром 15-27. элам3,5 - 8, тйтан 0,1 - 0,6, ниобий 0,1 - 0,8,иттрия 0,1 - 1,5, Положительный термород выполнен из сплава на основе никоторый содержит хром 16-21 мас,%крайней мере один окисел изЕГ 02 НЮ 2 0,5 - 4 мас, %.1 табл тал, рений, в количестве 0,05 - 2,2% мас, При этом один или оба электрода могут содержать дополнительно по крайней мере один элемент из группы, включающей иттрий, лантан, церий, бор. в количестве 0,005-2% мас, (23,Недостатком известной термопары является низкая вибростойкость, ограничивающая возможность ее использования для измерения температур объектов, работающих в условиях высокочастотной вибрации, Этот недостаток, вероятно, связан с охрупчиванием термоэлектродов в процессе эксплуатации.Целью изобретения является повышение вибростойкости при работе в окислительных средах.В предлагаемой термопаре поставленная цель достигается тем, что ее отрицательный термоэлектрод выполнен из сплава на основе железа, содержащего хром, алюминий, титан, ниобий и дополнительно окись иттрия при следующем соотношении компонентов, % мас.: хром 15 - 27; алюминий 3,5 -45 50 55 8; титан 0,1-0,6; ниобий 0,1-0,8; окись иттрия 0,2 - 1,5;железо - остальное, а положительный термоэлектрод выполнен из сплавана основе никеля, содержащего хром в количестве 1 о - 21 мас,ои по крайней мереодин окисел из группы, содержащей У 20 з,Уг 02, Н 1 С 2, в количестве 0,5 - 4 мас.о .При содержании в отрицательном термоэлектроде хрома менее 150 , алюминияменее 3,5 , титана и ниобия менее 0,1 каждого и окиси иттрия менее 0,2 овибростойкость снижается, возможно, вследствие снижения структурной стабильности иповышения окисляемости; при содержаниихрома более 27 , алюминия более 8 О, титана более 0,6 , ниобия более 0,8 и окисииттрия более 1,5 овибростойкость такжеснижается, вероятно, из-за появления новых фазовых составляющих,При содержании в положительном термоэлектроде хрома менее 16 ои тугоплавких окислов менее 0,5 овибростойкостьснижается, возможно, из-за проявления интеркристаллитного окисления; при содержании хрома более 210 и тугоплавкихокислов более 4 вибростойкость снижается, возможно, из-за ухудшения релаксационных свойств.Предлагаемая термопара развиваетТЭДС 2,2 - 2,6 мВ при 100 С, 8,3 - 8,4 мВ при500 С, 14,9 - 15,2 мВ при 1000 С, 18,2 - 18,5мВ при 1400 ОС, По величине и стабильностиТЭДС и по температурному уровню эксплуатации предлагаемая термопара не уступает термопаре-прототипу, превосходяпоследнюю по вибростойкости.Изобретение осуществляется следующим образом. Для приготовления отрицательных термоэлектродов в виде проволокисмесь порошков железа, хрома, железоалюминиевой лигатуры (в весовом соотношении 55:45), титана, ниобия и окисииттрия, взятую в расчетном весовом соотношении, подвергают механическому легированию в аттриторе в среде аргона,Полученный порошок засыпают в стальныекапсулы, которые герметизируют под вакуумом и зкструдируют на прутки при температуре 1100 С с вытяжкой 20;1. Пруткипрокатывают в калибрах при 800 - 1000 С додиаметра 8 мм, после чего химически стравливают технологическую оболочку и проводят холодное волочение с промежуточнымиотжигами при 100 С после обжатий на 1520 одо получения проволоки диаметром 1,2мм.Для приготовления положительных термоэлектродов в виде проволоки химическимсоосаждением из растворов азотнокислыхсолей с последующей сушкой, термическим 5 10 15 20 25 30 35 40Формула изобретения Термопара с отрицательным термоэлектродом из сплава на основе железа, содержащего хром, алюминий, титан и ниобий, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения вибростойкости при работе в окислительных средах, отрицательный термоэлектрод дополнительно содержит окись иттрия при следующем соотношении компонентов, мас, :хромалюминийтитанниобийокись иттрияжелезо 15 - 27;3,5-8,0;0,1 - 0,6;0,1 - 0,8;0,2-1,5;остальное,разложением и селективным водородным восстановлением получают порошки никеля с диспергированными в них частицами тугоплавких окислов; эти порошки смешивают с порошком хрома, прессуют цилиндрические заготовки, которые после зачехления в стальные технологические оболочки и герметизации под вакуумом экструдируют при 1100 С с вытяжкой 16:1 на прутки диаметром 9 мм; после химического стравливания оболочки прутки волочат вхолодную с промежуточными отжигами при 1100 С после обжатий на 10 - 15 одо диаметра 1,2 мм,Тарировку термопар ведут по образцовой платино-платинородиевой термопаре с использованием потенциометра класса 0,05.Вибростойкость термопар определяют при замере или температуры образцов, испытывающихся на газодинамическом стенде с температурой до 1400 С при частоте 200 Гц и перегрузках 6,4 9, В тех же условиях испытывают термопару-прототип с отрицательным термоэлектродом из проволоки состава (в по массе): 24,5 Ухрома, 6,3 алюминия,0,3 кобальта, 0,4 церия,0,4 титана, железо - остальное и положительным термоэлектродом из проволоки состава; 0,6 тантала, 0,5 лантана, 0,1% рения, хром - остальное,Приведенные в таблице результаты испытаний подтверждают эффективность предлагаемой термопары на основе неблагородных металлов, которая не уступает термопаре-прототипу по температурному уровню эксплуатации и величине ТЭДС, обеспечивая при этом по крайней мере трехкратное повышение числа циклов до разрушения при вибрационных нагрузках.Применение предлагаемой термопары может обеспечить значительный экономический эффект за счет экономии и изъятия из оборота металлов платиновой группы.1763905 а положительный термоэлектрод выполнен из сплава на основе никеля, содержащего хром в количестве 16-21 мас.% и по крайней мере один окисел из группы, содержащей У 20 з, 2 г 02, НЮ 2 в количестве 0,5-4,0 мас.%,тЭДС, мВ" Вибро"стой"костьциклов Химический состав термоэлектродовв Ф по массе лъ пп 1000 С 1400 С юложительныи отрицательный 20 1,1 ост ост.2,41,2 19 19 18 21 0,916 Термопара - прототип оТарировка при температуре хогюдного спал 0 С Составитель Б.БабичТехред М.Моргентал - Корректор З.Салко Редактор Заказ 3450 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 202 20 6,53 20 44 19 89 27 3.9 Оэ 3 Оэ 3 О 6 0,4 0,9 0,6 0,9 0,6 1,4 0,1 0,8 1,9 0,6 0,1 0,2 13,19 13,19 13,20 13,16 13,17 13,29 18,24 18,31 18,30 18,27 18,27 18,29 7,4 10 2,61090 е 3,2 1 Оа 6,1 1 Оь 2,7 10 ф