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关于热电偶的机械稳定特性的测试研究

来源:www.designsbykn.com作者:发表时间:2020-12-08 09:37:05

 Burns,Ripple和Battuello [1]发布了用于构建参考文献的数据Pt / Pd热电偶的功能,Hill [2]和Bentley [3]提出了有关Pt / Pd热电偶的热电稳定性和均质性。最高水平和实用性的调查经验表明,与Pt / Rh合金热电偶相比,Pt / Pd热电偶具有优势(类型S,R,B),因为纯净物具有较高的热电稳定性和均质性,因此测量不确定性较低热电偶。Pt / Pd热电偶可在0°C至约1500°C的温度下使用。因此,他们在这个重要的温度范围内,可以替代迄今为止主要使用的S型和R型热电偶。

 
尽管Pt / Pd热电偶具有优势,但在实际应用中仍需考虑问题。它已知在约550°C至800°C的温度范围内钯的氧化会导致Seebeck系数的可逆变化,将可访问的测量不确定度限制在约0.1 K[2]。但是没有公开有关钯热电偶不可逆变化的信息。甚至会导致Pt / Pd热电偶完全故障。常规使用的PTB Pt / Pd热电偶已经显示出Pd热电偶明显变脆在约1000摄氏度以上的温度下暴露数小时后。
两个热电偶因断裂而失效后对测量结附近的钯线进行了选择性研究,以验证产生裂纹的原因。破损并允许采取预防措施以避免进一步的故障。
 
通过两个故障热电偶(15/02和14/98)的几个钯线样品进行了研究金相切片,通过扫描电子显微镜(SEM)以及能量色散X射线分析(EDS)用于检测杂质。这些调查是在“ Forschungsinstitutfür”,德国施瓦本格明德的“金属化学与金属化学”。使用Pt / Pd热电偶15/02大约80小时内,温度在1090°C和1200°C之间。其他Pt / Pd热电偶14/98用作标准热电偶,用于在0°C之间的温度范围内进行校准和1100°C。两种热电偶均在铜的凝固点(1084.62°C)下测量失败。一个绝对可以排除过热。除了使用过的热电偶的钯线样品外,还需要对定向热处理过的铂/钯样品进行暴露还分析了针对特定条件的情况,以强调上述调查的结果。由于Pd线的折断发生在距Pd测量端约8 mm的距离内热电偶还比较了用于准备测量结的不同焊接方法,以验证其对钯热电偶的机械稳定性的影响。最后是交付的钯丝的两个样品研究了典型的线材退火工艺(1300°C,10 h)之前和之后。
在fem调查的Pd样品
在SEM显微照片中(图1),在冻结表面的边缘处可以识别出自由的冻结表面。样品Pd1在破裂过程中牵涉到熔融的钯。在核心区域,晶间可见具有较大晶粒的组织(图2)。在晶界零星地沉淀(铝,氧气)可以通过EDX分析确定。此外,元素钯和铂在小颗粒边缘发现了钯,而在该样品的核心区域仅发现了钯。图3显示了Pd焊丝表面和焊接接头的SEM显微照片。再进一步EDX分析再次检测到钯和铂元素以及硅元素,断裂表面附近有铝和氧。
边缘区域的断裂面
通过光学显微镜对纵截面(Pd2)进行的LM显微照片如图4所示。在裂缝表面附近发现中空区域(lucanas),其中部分被透明填充由硅和氧组成的相。再次分析了铂,但仅在断裂面附近。边缘地区。
带有焊接结的钯线
从Pd线的参考结处对样品Pd3进行的进一步研究显示出与如图4所示:在边缘区域为小颗粒结构,在核心区域为粗颗粒结构体。在边缘区域的晶界处,还检测到铝和氧的沉淀像样品Pd2中一样,但是在那里没有发现中空空间。对Pd / Pt 14/98的Pd热电元素样品进行的其他研究得出了相似的结果。因此,可以认为,Pd线的机械性能发生了显着变化。二氧化硅沿晶界扩散而产生的断裂表面。钯和硅形成共晶体系具有约816℃的低共熔温度。额外的二氧化硅会导致局部熔点降低这会导致钯沿晶界破裂。这可以解释外观断裂面见图1。