熱電偶材料

熱電偶材料是用於製作熱電偶測溫元件的材料。主要為金屬材料，也有非金屬材料,如石墨。金屬的熱電性同化學成分和組織結構有關。

熱電偶材料

正文

用於製作熱電偶測溫元件的材料。主要為金屬材料，也有非金屬材料,如石墨。1821年,塞貝克(T.J.Seebeck)發現：兩種不同導體端點相接，並使兩端結點處在不同的溫度中,則在兩導體組成的電路中產生電動勢。熱電偶是套用這種熱電效應原理製成的測量溫度的元件，熱電偶測溫裝置示意見圖1。（Pt－10Rh）/ Pt(含銠為10％的鉑合金與鉑組成的熱電偶)熱電偶在1885年首先研製成功，1890年前後獲得實際套用。Fe/（Cu-43Ni）熱電偶於1910年開始使用，(Ni-10Cr)/(Ni-3Mn-2Al-1Si) 熱電偶在第一次世界大戰期間獲得工業套用。

熱電偶材料

金屬的熱電性同化學成分和組織結構有關。熱電偶材料通常要求化學成分均勻（包括不同批號生產的材料之間以及單根絲沿長度方向的均勻性），使用過程中性能穩定並不受環境污染，使用溫度範圍較寬，高溫強度良好，容易加工成型，價格便宜等。
廣泛使用的熱電偶有鉑銠／鉑熱電偶，鎳鉻／鎳矽(鋁)熱電偶，鎳鉻/康銅熱電偶,鐵/康銅熱電偶和銅/康銅熱電偶等。這些品種具有優異的綜合性能,已被中國和其他國家列為標準熱電偶產品,其電動勢-溫度曲線見圖2。表中列出常用熱電偶中,鎳鉻/康銅熱電偶具有最高的熱電勢，0℃時熱電勢率為58.5μV/K，400～600℃時,熱電勢率增到81.0μV/K，耐熱和耐蝕性也較鐵/康銅優良，而且價格低廉,這種材料適宜於在低溫和中溫下使用。某些國家用它取代鐵/康銅熱電偶和銅/康銅熱電偶，作為標準熱電偶。1953年研製成 (Pt-30Rh)/(Pt-6Rh)雙鉑銠熱電偶，60年代把它列為標準熱電偶。這種熱電偶的使用溫度很高，長期使用溫度上限為1600℃,短時使用可達1800℃。與鉑銠/鉑熱電偶比較，穩定性改善，強度增加。

熱電偶材料

熱電偶材料

除了上述標準熱電偶，還發展出特殊條件下使用的非標準熱電偶。鎢錸熱電偶是60年代發展起來的一種高溫熱電偶，有W/(W-26Re),(W-3Re)/(W-25Re),(W-5Re)/(W-26Re)和(W-5Re)/(W-20Re)等。長期使用溫度為2000～2400℃，短期使用最高可達3000℃。在低溫熱電偶中，(Au-2.1Co)/Cu熱電偶,在10K以上的熱電勢率大於10μV/K;金中含有微量(約0.07原子百分比)鐵的合金與鎳鉻合金組成的熱電偶,在液氦溫度(4K)的熱電勢率大於10μV/K，都是較好的。 (Pt-0.1Mo)/(Pt-5Mo)、(Pt-1Mo)/(Pt-5Mo)以及用鎢和0.5～1 (原子百分比)鋨的合金與鎢和錸的合金組成熱電偶等可在核輻照條件下使用。除金屬材料外，石墨和難熔化合物等非金屬材料也可作為高溫熱電偶。此類材料的優點是熔點高，高溫性能穩定，熱電勢和熱電勢率高等；缺點是材料脆，石墨易於吸潮而改變熱電性,重複性差,還處於研究發展之中。這類熱電偶有碳/石墨，石墨/碳化物，碳化物/碳化物等。
參考書目
　（美）金齊著，陳道龍譯：《熱電偶測溫》，原子能出版社，北京，1980。（P. A. Kinzie, ThermocoupΓe Temperature Measurement,Wiley-Interscience, New York,1973.）

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