CN101561323B - 弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝及其生产方法 - Google Patents

弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝，包括正极和负极，特征在于：所述正极包括各组分及其重量百分比含量为：铑：30％；铂为余量；所述负极包括各组分及其重量百分比含量为：铑：5.94～6％；锆：0～0.5％；钇：0～0.5％；钙：0～0.5％；镧0～0.5％；钛0～0.5％；铂为余量。所述弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝生产方法包括配料、真空熔炼、浇注轧片、氧化处理、复合加工、拉伸成型步骤。本发明的弥散强化铂铑30-铂铑6电偶丝使用寿命长、适应温度高、抗污染能力强、使用成本低。

Description

弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝及其生产方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，特别是涉及一种弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝及其生产方法。
背景技术
热电偶丝用来制作各种测温元件，被广泛应用于钢铁行业、玻璃行业等各领域的温度测量，现有技术中大量使用的是铂铑30-铂铑6热电偶丝，其正极铂铑30名义成分为铑Rh30％，铂Pt为余量，负极铂铑6名义成分铑Rh6％，铂Pt为余量，这种热电偶可在1100～1700℃测温范围内测温，可以在高温氧化条件下使用，但铂铑6极晶粒易粗化，抗污染能力差，引起热电势不稳定，使用寿命有限，投资及使用成本高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种使用寿命长、适应温度高、抗污染能力强、使用成本低的弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝及其生产方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现，所述的弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝包括正极和负极，其特征在于：所述正极包括各组分及其重量百分比含量为：铑名义成分：30％；铂为余量；所述负极包括各组分及其重量百分比含量为：铑：5.94～6％；锆：0～0.5％；钇：0～0.5％；钙：0～0.5％；镧：0～0.5％；钛：0～0.5％；铂为余量。
所述锆、钇、钙、镧、钛的一种或几种以氧化物纳米粒子的形式均匀弥散在热电偶合金中，添加金属氧化率大于99.5％。
所述弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝生产方法包括如下步骤：
(1)配料：按照铑：5.94～6％；锆：0～0.5％；钇：0～0.5％；钙：0～0.5％；镧：0～0.5％；钛：0～0.5％；铂为余量的重量百分比配制负极原料；
(2)真空熔炼：将上述配制好的负极原料加入真空感应炉中，在压力为2×10-2～1×10-5Pa，温度为1830～1850℃的条件下真空熔炼，得到负极合金；
(3)浇注轧片：将上述经过真空熔炼的液态合金浇注于铸模中形成铸锭；然后在轧机上轧制出负极合金片材；
(4)氧化处理：将上述负极合金片材在800～1400℃下经60～150小时氧化处理，得到负极弥散强化合金薄片；
(5)复合加工：将上述数千薄片复合、加工，实现材料组织纤维化，形成负极棒材；
(6)拉伸成型：对上述棒材进行拉伸处理，拉制成所需尺寸；
作为本发明的进一步改进，所述的铸模为水冷铜模。
本发明与现有技术中的热电偶丝相比，通过将锆、钇、钙、镧、钛的一种或几种加入铂铑6中，并以氧化物纳米粒子形式均匀弥散在合金中，得到弥散强化合金薄片，经过复合加工，实现材料组织纤维化，使其具有优良的高温特性和抗氧化性，可在1100～1800℃测温范围内测温范围及氧化条件下安全长期使用，在高温下承受同等应力时弥散强化铂铑6的断裂寿命为普通铂铑6的15～20倍左右；直径更细，抗蠕变能力强；抗污染腐蚀能力更强，热电势稳定；使用寿命为普通铂铑30-铂铑6热电偶丝的2～4倍，大幅度降低了成本，提高了经济效益。
具体实施方式
下面结合一系列具体实施例对本发明做进一步的说明。
1、热电偶丝正极铂铑30：
与普通铂铑30偶丝生产方法相同。
2、热电偶丝负极弥散强化铂铑6：
配料：按照铑：5.94～6％；锆：0～0.5％；钇：0～0.5％；钙：0～0.5％；镧：0～0.5％；钛：0～0.5％；铂为余量的重量百分比配制原料，在上述的配比范围内，变换锆、钇、钙、镧、钛、铑、铂的含量。
真空熔炼：将上述配制好的原料加入真空感应炉中，在压力为2×10-2～1×10-5Pa，温度为1830～1850℃的条件下真空熔炼，得到负极合金；
浇注轧片：将上述经过真空熔炼的液态合金浇注于水冷铜模中形成铸锭；然后在轧机上轧制出负极合金片材；
氧化处理：将上述负极合金片材在800～1400℃下经60～150小时氧化处理，得到负极弥散强化合金薄片；
复合加工：将上述数千薄片复合、加工，实现材料组织纤维化，形成负极棒材；
拉伸成型：对上述棒材进行拉伸处理，拉制成所需尺寸；
高温性能测试：对比本发明的负极弥散强化铂铑6偶丝与普通铂铑6偶丝在高温下承受同等应力时断裂寿命。
电动势测试：每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势应符合GB/T 2902的要求。
本一系列实施例采用相同的生产方法，仅变换原料中各组分的配比。
实施例一：Pt 94.0％，Rh6.0％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命与普通铂铑6偶丝相当；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T 2902的要求。
实施例二：Pt93.812％，Rh5.988％，Zr0.1％，Ca0.1％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的20倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例三：Pt 93.624％，Rh5.976％，Zr0.2％，La0.2％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的15倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例四：Pt 93.436％，Rh5.964％，Zr0.3％，Y0.3％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的15倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例五：Pt 93.248％，Rh5.952％，Ti0.4％，Y0.4％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的20倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例六：Pt 93.06％，Rh5.94％，Ti0.5％，Ca0.5％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的18倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例七：Pt93.906％，Rh5.994％，Ti0.1％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的20倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例八：Pt 93.812％，Rh5.988％，Zr0.2％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为铂铑6偶丝的16倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T 2902的要求。
实施例九：Pt 93.718％，Rh5.982％，Ti0.3％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为的铂铑6偶丝17倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T 2902的要求。
实施例十：Pt 93.624％，Rh5.976％，Zr0.4％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为铂铑6偶丝的18倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T 2902的要求。
实施例十一：Pt 93.53％，Rh5.97％，Zr0.5％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的18倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十二：Pt93.906％，Rh5.994％，Y0.1％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的20倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十三：Pt 93.812％，Rh5.988％，Ca0.2％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的17倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十四：Pt 93.718％，Rh5.982％，La0.3％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的16倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十五：Pt 93.624％，Rh5.976％，Y0.4％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的19倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十六：Pt 93.53％，Rh5.97％，Ca0.5％。
技术性能：、在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的18倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T 2902的要求。
实施例十七：Pt93.812％，Rh5.988％，Zr0.1％，La0.1％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的20倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十八：Pt 93.624％，Rh5.976％，Zr0.2％，La0.1％，Ti0.1％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的15倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例十九：Pt 93.436％，Rh5.964％，Zr0.2％，Y0.15％，Ti0.15％，Ca0.1％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的15倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例二十：Pt 93.248％，Rh5.952％，Ti0.3％，Y0.2％，La0.1％，Ca0.2％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的20倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
实施例二十一：Pt 93.06％，Rh5.94％，Ti0.2％，Ca0.2％，Y0.2％，La0.1％，Ca0.3％。
技术性能：在高温下承受同等应力时的断裂寿命为普通铂铑6偶丝的18倍左右；每卷偶丝，当参考端温度为0℃，在不同试验温度测得的热电动势符合GB/T2902的要求。
采用本发明技术方案制造的热电偶丝具有耐高温，抗氧化，抗蠕变，抗污染，抗腐蚀，热电动势稳定，焊接性能好等优点，测温范围大，最高可达1800℃，而且偶丝直径更细。

Claims (3)

1.一种弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝，包括正极和负极，其特征在于：所述正极中各组分及其重量百分比含量为：铑：30％；铂为余量；所述负极中各组分及其重量百分比含量为：铑：5.94～6％；锆：0～0.5％；钇：0～0.5％；钙：0～0.5％；镧：0～0.5％；钛：0～0.5％；铂为余量；
所述锆、钇、钙、镧、钛中必须有一种或几种以氧化物纳米粒子的形式均匀弥散在热电偶合金中，添加金属氧化率大于99.5％。
2.一种弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)配料：按照铑：5.94～6％；锆：0～0.5％；钇：0～0.5％；钙：0～0.5％；镧：0～0.5％；钛：0～0.5％；铂为余量的重量百分比配制负极原料；所述锆、钇、钙、镧、钛中必须有一种或几种以氧化物纳米粒子的形式均匀弥散在热电偶合金中，添加金属氧化率大于99.5％；
(2)真空熔炼：将上述配制好的负极原料加入真空感应炉中，在压力为2×10-2～1×10-5Pa，温度为1830～1850℃的条件下真空熔炼，得到负极合金；
(3)浇注轧片：将上述经过真空熔炼的液态合金浇注于铸模中形成铸锭；然后在轧机上轧制出负极合金片材；
(4)氧化处理：将上述负极合金片材在800～1400℃下经60～150小时氧化处理，得到负极弥散强化合金薄片；
(5)复合加工：将上述合金薄片复合、加工，实现材料组织纤维化，形成负极棒材；
(6)拉伸成型：对上述棒材进行拉伸处理，拉制成所需尺寸。
3.根据权利要求2所述的弥散强化铂铑30-铂铑6热电偶丝的生产方法，其特征还在于：所述的铸模为水冷铜模。
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