为了与实际应用相一致,本实验采用国内外主要丝材生产厂提供的钨铼热电偶丝作为研究对象,将正、负极匹配成长45cm的热电偶,两极间用高纯Al2O3绝缘管绝缘,工作端裸露在空气中。实验中,将钨铼热电偶的工作端置于加热炉体的恒温带中,参考端处于室温,其波动在±5℃以内。用高精度数字电压表对热电偶的热电势和体电阻进行实时检测,以考察热电偶稳定性在不同温度下的变化规律,并用高纯铂丝作参比电极比较了钨铼热电偶正负极的相对稳定性,同时利用电子探针和金相显微分析技术研究了热电偶热电势变化的原因。

钨铼热电偶的热电势EMF和体电阻R在氧化过程中随时间t的变化表现出明显的突变性。在突变发生前非常稳定;热电势和体电阻在相同的温度下发生突变。其方向随温度的不同而异:800℃和900℃时,热电势发生正漂;1000℃时发生负漂。

热电势的突变性再次表现出来,且均发生负漂。但两极发生热电势突变的时间是不同的,正极热电势首先发生变化,然后是负极。可以看出,在相同条件下,其稳定性变化规律与国产丝材相同,亦未发现较国产丝材有明显的优越性,这说明我国丝材的稳定性已经达到国际同类产品的先进水平。


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钨铼热电偶是60年代发展起来的一种高温热电偶，有钨/(钨-26铼),(钨-3铼)/(钨-25铼),(钨-5铼)/(钨-26铼)和(钨-5铼)/(钨-20铼)等。长期使用温度为2000～2400℃，短期使用最高可达3000℃。在低温热电偶中，(铜-2.1钴)/Cu热电偶,在10K以上的热电势率大于10μV/K;金中含有微量(约0.07原子百分比)铁的合金与镍铬合金组成的热电偶,在液氦温度(4K)的热电势率大于10μV/K，都是较好的。 (铂-0.1钼)/(铂-5钼)、(铂-1钼)/(铂-5钼)以及用钨和0.5～1 (原子百分比)锇的合金与钨和铼的合金组成热电偶等可在核辐照条件下使用。除金属材料外，石墨和难熔化合物等非金属材料也可作为高温热电偶。此类材料的优点是熔点高，高温性能稳定，热电势和热电势率高等；缺点是材料脆，石墨易于吸潮而改变热电性,重复性差,还处于研究发展之中。这类热电偶有碳/石墨，石墨/碳化物，碳化物/碳化物等。

钨铼热电偶！一般在真空或者还原性气氛中使用，如果传输距离长，也需要专门的补偿导线。

钨铼热电偶作为一种性能优良的高温测量用传感器,最高使用温度可以达到2800℃,是目前可测得1800℃以上温度较好的接触式工业热电偶,被广泛应用于航空发动机的尾焰探测、石油化工的重油裂解炉、煤气化炉、冶金气氛炉、核电反应堆堆芯温度的测量等.钨铼热电偶丝在惰性气体和干燥的氢气中热电性能稳定,但在氧化气氛下极易氧化,在不同的氧分压下呈线性氧化规律,当某一极完全氧化而导致材料性质发生质变时,就会引发其热电性质的根本改变。

1.为了能使钨铼热电偶丝应用于氧化气氛中,国内外学者进行了大量的研究,采用各种防氧化技术使其能应用于氧化气氛,例如,涂层保护法、抽空密封保护法、抽空充气密封保护法、填充密封保护法等。

2.但是关于钨铼热电偶丝在氮气、高温含碳环境中的稳定性研究尚未见报导,本研究通过对现场失效的钨铼热电偶进行分析,讨论在氮气、高温含碳环境中,钨铼热电偶失效的原因,具有明显的理论意义与实用价值!

热电偶的种类非常繁多，国内工业热电偶的使用非常广泛，针对目前产品的质量和分类，生产厂家的不同，产品的质量和性能都有不同的问题存在，随着技术的不断提升，产品的使用寿命和质量都有着长足的进步！


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为了解决钨铼热电偶在实际使用中遇到的问题,本文探讨了钨铼热电偶在空气中的高温稳定性规律。研究结果发现:钨铼热电偶由于某一极完全氧化而导致材料性质发生了质变,从而引发了与之相应的热电性质的根本改变;首次揭示出钨铼热电偶两极的稳定性在不同温度下是不同的;发现了钨铼热电偶的体电阻与热电势具有同时突变的特性,从而,可以通过测量电阻变化对其寿命进行预报。本项研究结果为钨铼热电偶的生产及合理使用提供了理论依据。

钨铼热电偶是五十年代发展起来的杰出的难熔金属热电偶,是目前可测到1800℃以上的较好的工业热电偶。由于铂铑热电偶价格上涨,用户迫切需要寻找替代产品,致使抗氧化钨铼热电偶的开发十分活跃,是目前测温领域的研究热点。现在,国内已生产出各种形式的抗氧化钨铼热电偶,每年到少有几千支用在冶金、建材、石化等行业,并呈现出广阔的应用前景。我国钨的储量及产量均为世界第一,而且有关抗氧化钨铼热电偶及消耗型钨铼热电偶的开发与应用在世界也处于领先地位。为了解决钨铼热电偶在实际使用中出现的问题,人们曾探讨过在非氧化性气氛中的稳定性;但在氧化性气氛中的稳定性研究尚未见报导,这是抗氧化钨铼热电偶出现后的新课题,具有明显的理论意义与实用价值。


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钨-3铼钨铼合金丝主要用于电子枪、TCD热丝、封装测试探针卡等，由于合金中铼元素分布的均匀性和加工难度高，产品大多依赖进口，本项目通过改进工艺水平和装备水平，成功制备出钨铼合金丝，并实现批量生产，满足国内下游厂家的使用要求，替代进口钨铼丝，主要应用于电子技术、高温合金技术和航空航天技术等方面：

电子管材料常常受到温度变化的影响和强烈的振动，电子管灯丝采用的钨铼合金丝，成分范围较宽。要求高温抗下垂性能优异的灯丝，一般采用掺杂钨-3铼钨铼合金丝，要求低温延展性好的灯丝，一般采用钨-20铼和钨-25铼钨铼合金丝。人造卫星电子管要求长寿命、高可靠、抗振动，发射卫星时，电子管一般要承受5-8G的重力加速度， 灯丝材料需要钨-3铼钨铼合金丝作为灯丝才能满足使用要求。

医用治疗机和工业探伤机的加速电子枪的加热灯丝必须使用钨铼合金丝，在保证性能要求的同时，满足了长寿命要求。

高压整流管的折叠式灯丝选用钨铼合金丝制作，不脆、劈断裂，整流管电参数一致性好。
钨铼合金还应用于X－射线管阳极靶靶面，辐射效果好、抗电子冲击性能好，焦径损失小、焦点小、减小阳极角，是优良的旋转阳极材料。钨铼合金靶既具有钨靶的高的穿透能力，又具有钼靶单色性好的特点，在实际应用中，使用低电压时，适用于不同厚度的软组织、非金属和轻金属的软X射线照片，具有良好的效果；使用高电压时，具有与钨靶相同的效果，作为靶材具有多用途。

电器开关常用许多触点材料，入汽车喇叭触点和点火触点、电压调节器触点、电话机触点等。在工作时，各对触点相互摩擦和电火花腐蚀以及高频次接触等特点，触点材料应满足下如下要求，如材料的接触电阻小、电弧的伏安特性小和侵蚀率小等，钨铼合金用于触点材料是近年来开发的新产品，其性能可以与铂、铑等贵金属触点材料相媲美。

总之，钨铼合金材料广泛应用于电阻技术、热力控制、现代核子技术、宇宙航行技术、高温技术、仪器仪表、电真空、电接触和耐磨材料等领域。

高性能钨铼合金项目的完成实现了钨-3铼钨铼合金丝的批量生产，但仅此一种型号的钨铼丝无法进入高温测温热电偶行业，在下一阶段，在钨-3铼钨铼合金丝制备技术的基础上，通过设备改进和工艺探索，累积成功的经验和数据，将为其他种类的钨合金的后期研发奠定坚实技术，实现钨-20铼和钨-26铼钨铼合金丝的批量生产。


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