热电偶材料

redian'ou cailiao
热电偶材料
thermocouple materials

   用于制作热电偶测温元件的材料。主要为金属材料，也有非金属材料,如石墨1821年,塞贝克(T.J.Seebeck)发现：两种不同导体端点相接，并使两端结点处在不同的温度中,则在两导体组成的电路中产生电动势热电偶是应用这种热电效应原理制成的测量温度的元件，热电偶测温装置示意见图1[ 热电偶测温装置示意]。（Pt－10Rh）/ Pt(含铑为10％的铂合金与铂组成的热电偶)热电偶在1885年首先研制成功，1890年前后获得实际应用Fe/（Cu-43Ni）热电偶于1910年开始使用，(Ni-10Cr)/(Ni-3[hjm]n-2Al-1Si) 热电偶在第一次世界大战期间获得工业应用。
   金属的热电性同化学成分和组织结构有关。热电偶材料通常要求化学成分均匀（包括不同批号生产的材料之间以及单根丝沿长度方向的均匀性），使用过程中性能稳定并不受环境污染，使用温度范围较宽，高温强度良好，容易加工成型，价格便宜等。
   广泛使用的热电偶有铂铑／铂热电偶，镍铬／镍硅(铝)热电偶，镍铬/康铜热电偶,铁/康铜热电偶和铜/康铜热电偶等这些品种具有优异的综合性能,已被中国和其他国家列为标准热电偶产品,其电动势-温度曲线见图2[常用热电偶的电动势-温度曲线]。表[中国常用热电偶的成分和主要使用性能]中列出常用热电偶中,镍铬/康铜热电偶具有最高的热电势，0时热电势率为58.5V/K，400～600时,热电势率增到81.0V/K，耐热和耐蚀性也较铁/康铜优良，而且价格低廉,这种材料适宜于在低温和中温下使用某些国家用它取代铁/康铜热电偶和铜/康铜热电偶，作为标准热电偶。1953年研制成 (Pt-30Rh)/(Pt-6Rh)双铂铑热电偶，60年代把它列为标准热电偶。这种热电偶的使用温度很高，长期使用温度上限为1600,短时使用可达1800。与铂铑/铂热电偶比较，稳定性改善，强度增加。
   除了上述标准热电偶，还发展出特殊条件下使用的非标准热电偶。钨铼热电偶是60年代发展起来的一种高温热电偶，有W/(W-26Re),(W-3Re)/(W-25Re),(W-5Re)/(W-26Re)和(W-5Re)/(W-20Re)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，(Au-2.1Co)/Cu热电偶,在10K以上的热电势率大于10V/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10V/K，都是较好的。 (Pt-0.1[hjm]o)/(Pt-5[hjm]o)、(Pt-1[hjm]o)/(Pt-5[hjm]o)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。
   参考书目
（美）金齐著，陈道龙译：《热电偶测温》，原子能出版社，北京，1980。（P. A. Kinzie, Thermocoupe  Temperature  Measurement,Wiley-Interscience, New York,1973.）