稀土元素对钨铼热电偶丝性能影响.pdfVIP

稀土元素对钨铼热电偶丝性能的影响 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 阳浩 ，刘艳 ，陈德茂 ，刘奇 ，杨晓亮 ，辛雪军 （1.重庆仪表材料研究所 重庆400707 2.国家仪表功能材料工程技术研究中心 重庆400707） 摘要：本文研究了稀土镧、铈对 W3Re 热电偶丝性能的影响。以可溶性稀土硝酸盐、钨和铼酸 铵为原料，采用粉末冶金工艺制备出 W3Re 合金丝样品。通过同名级比较法和 CMT 微机控制电 子万能拉力机等测试方法，分析添加稀土镧、铈元素后 W3Re 合金丝抗拉强度和相对热电动势 值的变化规律。研究表明：添加稀土镧、铈后 W3Re 合金丝的抗拉强度有大幅提高，加工态提 4.3% 30.8% 1500 30min 1300~1500 高约 ，而高温退火态提高约 （ ℃× ）；在 ℃范围内，随着退火 W3Re 10 W3Re 温度的升高， 热电偶丝的相对热电势值下降，退火温度每升高 ℃，添加稀土前后的 的相对热电动势值分别降低 14.0μV 和 11.3μV ，稀土元素降低了退火温度对 W3Re 热电偶丝的 热电动势的敏感性。 关键词：粉末冶金、钨铼热电偶丝；稀土；热电动势 中图分类号：TG146.41 1 前言 钨铼热电偶因具有高熔点、高强度、高硬度、高热电动势、高的再结晶温度等特点被广泛地 应用于石油化工、冶金冶炼、航天航空等高温测温领域，是铂铑贵金属热电偶丝的首选替代材 料。 作为热电偶材料用的钨铼热丝在生产和使用过程中除了存在丝材易劈裂脆断问题外，还存在 Si Al K 热电势分散等问题。国内外厂家主要通过控制掺杂元素 、 、 来提高钨铼合金丝的再结晶 温度和机械性能，但是在具体细节上国内外学者稍有不同，如美国通用电气通过控制丝材中钾 Plansee C O 的含量来改善丝材加工性能；而奥地利 公司主要通过控制钨铼合金中 、 等元素的杂 质含量来提高丝材机械韧性；在国内陈德茂等人通过钨铼合金粉末粒度控制[1]、添加 Co 元素[2,3] 、 [4-6] [7] Si 优化退火工艺 等方法来提高钨铼合金丝的加工性能和热电性能；郭宏勤 等人通过控制 、 Al K [8] 、 的添加方式和添加量来提高钨铼丝的抗震性；封方东 通过控制钨条中钾的含量来提高丝 材抗下垂性能；而通过在钨电极中添加镧、钇和铈，能提高钨电极的起弧性能、热发射性能、 1基金项目：科研院所技术开发研究专项资金资助项目（2010EG119141 ） 通讯作者：陈德茂 作者简介：阳浩（1980~），男，湖北人，工程师，从事难熔金属及器件的研究。电话：023；E-mail ： yhao_1980@163.com [9] 再结晶温度和加工性能等 ，上述这些方法改善了钨或钨铼合金丝的加工性能和机械性能，但是 钨铼热电偶丝的热电势的分散性问题依然没得到很好的解决，主要原因是钨铼合金中 Si、Al 、 K 的协同作用，导致在钨铼合金的晶粒和晶界处存在大量的钾泡，影响了钨铼热电偶丝的热电 均匀性，降低了钨铼热电偶丝的测温精度（钨铼热电偶允差±1%t，而 R 和 S 型贵金属偶丝只 有±0.25%t ）。本实验另辟蹊径通过在钨铼合金中添加稀土镧铈元素，研究稀土镧铈对钨铼合金 丝机械性能和