钨铼热电偶在空气中的热电动势稳定性分析
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- 发布于 2013年9月29日 星期日 10:32
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1.钨铼热电偶正、负极稳定性比较
钨铼热电偶在空气中氧化一定的时间后会发生热电势突变,而构成正、负极的钨-3%铼和钨-25%铼合金的氧化速度是不同的。因而可以预见,它们对热电偶的稳定性将产生不同的影响。从图1可以看出:钨铼热电偶正负极具有不同的稳定性。1000℃时,钨铼3极稳定性差,首先发生热电势的突变,而钨铼25极稳定性较好,稍后才发生突变。正负极稳定性的差异是与两种钨铼合金氧化行为相一致的。800、900℃时,随着铼含量的减少,钨铼合金的抗氧化能力增强。钨-3%铼因形成附着性相对较好的层状结构氧化膜而具有低于钨-25%铼的腐蚀速度;1000℃时,铼含量越高,合金的抗氧化性越强。钨-25%铼由于发生氧化层的烧结反应形成双层结构的氧化膜,外层是富钨少铼的氧化物薄层,内层是较致密的钨、铼氧化物混合层,与基体相比,铼有所富集。烧结反应使氧化膜变得较致密,提高了钨-25%铼在1000℃的抗氧化能力,腐蚀速率低于钨-3%铼。所以,钨铼3极在1000℃的稳定性较差,最先发生热电势的突变。因此,正负极稳定性变化的先后正是氧化速度高低的直接反映。
2.钨铼热电热偶热电势突变的原因
在进行正负极相对稳定性实验的同时,采用两根0·8mm的镍铬丝分别悬吊长2cm的钨-3%铼和钨-25%铼合金丝各一组,与热电偶的工作端同置于1000℃的恒温区中,当发生第一次热电势突变时取一组样品,第二次突变时再取出另一组样品,分别进行电子探针分析。结果表明:第一次热电势突变时刻,正极钨-3%铼合金已经完全氧化,而负极钨-25%铼合金丝心部仍有合金相。第二次热电势发生突变时,负极的合金相则也已全部氧化〔1〕。由此可见,钨铼热电偶的热电势突变是由于正负极的氧化所致。
为了进一步确认上述现象,在进行整体热电偶稳定性实验时,取出突变时刻的热电偶,将其工作端制成金相试样。根据我们对1000℃钨铼热电偶刚刚发生电势突变时刻工作端金相形貌所作的分析,热电偶电势突变不是合金元素选择性氧化导致成分变化引起的,而是热电偶的某一极因氧化而由原来的钨铼合金完全变成了氧化物。这是一种成分的质变,即由合金变成了氧化物,这种现象是与钨铼合金的高温氧化行为相一致的。在实验条件下,由于铼和钨氧化物的挥发,导致钨铼合金灾难性氧化而遵循一种开裂线性氧化规律。氧化过程中形成开裂、疏松的氧化物层,对氧的扩散难以构成阻力,使氧化反应发生在金属/氧化层界面上;由于铼对氧的亲和力远小于钨,且其生成的氧化物具有较大的蒸汽因而钨铼合金在氧化过程中不会发生铼的选择性氧化,它的氧化层均是由钨和铼的氧化物混合而成。因而,在氧化气氛下,不存在选择性氧化引起金属阳离子的扩散而导致的合金成分的逐渐改变。这样,随着氧化过程的进行,合金丝的截面不断收缩,但成分未变,直到最终完全氧化成氧化物时,材料的性质发生了根本改变,与之密切相关的热电性质也完全改变,从而导致了钨铼热电偶热电势的突变。通过上述实验,首次揭示了钨铼热电偶电势突变的本质。另外,由于钨铼合金氧化后生成的三氧化铼具有很高的导电率,致使已经失效的钨铼热电偶回路中仍然出现热电势的假象,这就解决了长期以来悬而未决的难题。
3.钨铼热电偶的防氧化技术与抗氧化钨铼热电偶
钨铼热电偶在空气中影响热电势不稳定的主要因素是氧化,而为了替代铂铑热电偶又只能在氧化性气氛中工作,因此可采用如下防氧化技术:①涂层保护法;②抽空密封保护法;③抽空充气密封保护法;④充填密封保护法。
涂层保护法在技术上尚存在一定问题，而抽空或充填密封保护法则已通过批量试验,每年至少有千支以上抗氧化钨铼热电偶用于工业炉窑的温度测量。由于在保护管内人为地创造出适于钨铼热电偶工作的非氧化气氛,因此抗氧化钨铼热电偶的长期稳定性较好。作者采用专利技术生产的实体型抗氧化钨铼热电偶,经在鞍钢烧结厂球团加热炉(氧化性气氛)中使用7个月(5000h),取出后的检定结果表明,它性能稳定,精度达1%,并可继续使用。
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钨合金手机振子
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- 发布于 2013年9月29日 星期日 10:30
- 作者：marvelous
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钨合金手机振子是手机振动装置中的重要部件，和其他材料相比，钨合金在密度、硬度、耐磨性等方面具有显著优势。当手机振动时，会有偏心运动，这是由振动部 件中的偏心马达引起的。由于重心偏移了，而不是在马达转子中，这样手机就开始振动。这样，有良好抗磨损以及高重力的机械部件就很需要。钨合金的密度很大，最大密度达18.6g/cm3。密度大可在相同重量下表现出的体积比其他材料更小。而这种产品就是需要很大的重量以及很小的体积，比如 手机振动，钟的振动部件等。钨合金材料正好能满足这类产品的需求。与其他材料相比，钨合金振子有精确重量以及无磁性，耐高温，抗氧化，耐腐蚀等优点。
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钨铼热电偶在空气中的热电动势稳定性及其特性研究
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- 发布于 2013年9月29日 星期日 10:08
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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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钨铼热电偶在空气中的热电动势稳定性实验
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- 发布于 2013年9月29日 星期日 10:22
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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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钨铼热电偶简介和失效原因分析
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- 发布于 2013年9月29日 星期日 09:54
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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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