Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ТЕРМОПАР И ТЕРМОПАРА
СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ТЕРМОПАР И ТЕРМОПАРА

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ТЕРМОПАР И ТЕРМОПАРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: металлургическая промышленность, приборостроение, авиационная техника, в качестве средств контроля процессов, протекающих при высоких температурах. Сплав для положительного электрода термопары содержит следующие компоненты, мас. %: 13,5 - 15,5 хрома, 0,9 - 1,9 кремния, 0,05 - 0,2 магния, 0,05 - 0,02 углерода, 0,2 - 0,3 тантала, 0,2 - 0,3 молибдена, остальное никель до 100%, а сплав для отрицательного электрода содержит следующие компоненты, мас.%: 3,9 - 4,9 кремния, 0,05 - 0,2 магния, 0,05 - 0,2 углерода, 0,2 - 0,3 тантала, остальное никель до 100. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2016117
Класс(ы) патента: C22C19/03, C22C19/05, G01K7/02
Номер заявки: 5017975/02
Дата подачи заявки: 20.12.1991
Дата публикации: 15.07.1994
Заявитель(и): Сергунина Ольга Станиславовна
Автор(ы): Сергунина Ольга Станиславовна
Патентообладатель(и): Сергунина Ольга Станиславовна
Описание изобретения: Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля для термопар и термопарам, и может найти применение в металлургической промышленности, приборостроении, авиационной технике и др., в качестве средства контроля процессов, протекающих при повышенных температурах.
Известны сплавы на основе никеля, используемые для положительного и отрицательного электродов термопары (авт. св. N 172087, 1964). Для положительного электрода сплав содержит (мас.%) 8-11 хрома и 2-4 кремния, остальное никель. Сплав, содержащий (мас.%) 2,5-7 кремния, 1,5-5 алюминия, остальное никель, предназначен для отрицательного электрода термопары. Кроме того, эти сплавы могут содержать ниобий вместо или одновременно с кремнием, кобальт и/или марганец (мас.%) 1, цирконий до 0,2, углерод и магний до 0,15, кальций и лантан до 0,1, церий и бор до 0,01. Легирующие элементы хром, кремний, углерод, и магний также входят в состав предложенных сплавов. Однако стабильность термопар, выполненных из этих сплавов, при рабочей температуре 1200оС не высока, поэтому ресурс стабильной работы составляет 300-500 ч.
Известны также сплавы на основе никеля (авт. св. N 505908, 1975), используемые для термопар. Сплав для положительного электрода содержит легирующие добавки хром и кремний, а для отрицательного электрода - кремний, причем отношение концентрации хрома в сплаве для положительного электрода к концентрации кремния в сплаве для отрицательного электрода находится в пределах 3,5-6,5, а отношение концентрации кремния в сплавах для положительного и отрицательного электродов - 0,2-0,5. Однако эти сплавы не обладают достаточной способностью противостоять окислению при температурах эксплуатации. Метрологические характеристики термопар из этих сплавов теряют стабильность в течение всего нескольких сот часов, что ограничивает их использование.
Сплав на основе никеля, содержащий (мас.%) 7-10,5, хрома, 0,15-0,65 кремния, известен как положительный электрод термопары, в которой отрицательным служит также никелевый сплав, легированный марганцем (мас.%) 1,0-2,3 и кремнием 2,0-4,5, или марганцем 1,5-3,0, кремнием 2,0-4,0 и алюминием 0,5-2,0 (авт. св. N 1262298, 1984). Однако срок службы термопар из этих сплавов при 1200оС не превышает 180 часов.
Известен сплав на основе никеля, содержащий хром (мас.%) 13,5-14,5, кремний 1,0-1,5, а также по меньшей мере один из элементов: молибден, вольфрам, ниобий, тантал, максимальные концентрации которых составляют 5,0; 1,0; 3,0; 2,0 мас. % соответственно. Кроме того сплав может содержать до (мас. % ) 0,5 магния и/или до 0,2 церия (пат. США N 4749546, кл. С 22 С 19/05, 1988; пат. Австралии АИ-В-62404/86, кл. C 22 C 19/05, 1989). Сплав может быть использован в качестве положительного электрода термопар, однако его жаростойкость недостаточно высока, чтобы обеспечить высокую стабильность метрологических характеристик.
Прототипом изобретения являются сплавы и термопара, описанные в стандарте международной электротехнической комиссии (IEC, Projekt No:00010 0001, Publ. 584, 65В, Sept. 1985, Montreal). Это известные сплавы, из которых для положительного электрода сплав содержит легирующие добавки, мас.%: хром 14,2 ± 0,5, кремний 1,4 ± 0,2, углерод до 0,05 и железо до 0,15, а для отрицательного - хром до 0,02, кремний 4,4 ± 0,2, магний 0,05-0,2, железо до 0,15, Сплавы обеспечивают в рабочем интервале температур от 100 до 1300оС соответствие значений ТЭВС градуировке МЭК, но срок службы термопар из этих сплавов лимитирован недостаточным уровнем жаростойкости.
Изобретение решает задачу по созданию сплавов для термопар на основе никеля и термопары, которая обеспечивает в рабочем интервале температур от 100 до 1300оС соответствие значений ТЭДС градуировке МЭК при высоком уровне жаростойкости, позволяющем эксплуатировать термопару более 500 ч. Эта задача решается тем, что в сплав на основе никеля для термопар, включающий хром, кремний и углерод, дополнительно вводят магний, тантал и молибден. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: хром 13,5-15,5 кремний 0,9-1,9 магний 0,05-0,2 тантал 0,2-0,3 молибден 0,2-0,3 углерод 0,05-0,2 никель остальное (до 100).
По второму изобретению в сплав на основе никеля для термопар, включающий кремний, магний и углерод, дополнительно вводят тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремний 3,9-4,9 магний 0,05-0,2 углерод 0,05-0,2 тантал 0,2-0,3 никель остальное (до 100)
По третьему изобретению термопара содержит отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе никеля, включающий магний и углерод, и положительный электрод, выполненный из сплава на основе никеля, включающий хром, кремний и углерод. Сплав для отрицательного электрода дополнительно содержит тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремний 3,9-4,9 магний 0,05-0,2 углерод 0,05-0,2 тантал 0,2-0,3 никель остальное (до 100).
Сплав для положительного электрода дополнительно содержит магний, молибден и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром 13,5-15,5 кремний 0,9-1,9 магний 0,05-0,2 углерод 0,05-0,2 тантал 0,2-0,3 молибден 0,2-0,3 никель остальное (до 100).
Повышенная жаростойкость сплавов обусловлена совокупным влиянием дополнительных легирующих добавок на морфологию и фазовый состав оксидных поверхностных слоев.
Сплавы изготавливали металлургическим путем: вначале вакуумно-индукционная плавка, затем электрошлаковый переплав. Слитки прокатывали в горячую при 1100-1200оС. В дальнейшем в зависимости от вида термопары следовало либо волочение на проволоку, или холодная прокатка на ленту (фольгу).
В таблице приведены результаты испытаний сплавов различного состава. Жаростойкость оценивали на основании двух параметров: по времени сквозного окисления при 1350оС (методом сопротивления - резкий скачок сопротивления в цепи свидетельствовал о сквозном окислении образца) и по окислению при 1200оС в течение 100 ч методом гравиметрии. Стабильность определяли по дрейфу ТЭДС при 1000оС после испытаний в газовом потоке при 1200оС и соответствию значений ТЭДС от 100 до 1300оС градуировке МЭК.
Предложенные сплавы обеспечивают возможность повысить ресурс работы термопары из них в 1,5-2 раза.
Формула изобретения: 1. Сплав на основе никеля для термопар, включающий хром, кремний, углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, тантал и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хром 13,5 - 15,5
Кремний 0,9 - 1,9
Магний 0,05 - 0,2
Углерод 0,05 - 0,2
Тантал 0,2 - 0,3
Молибден 0,2 - 0,3
Никель Остальное.
2. Сплав на основе никеля для термопар, включающий кремний, магний и углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний 3,9 - 4,9
Магний 0,05 - 0,2
Углерод 0,05 - 0,2
Тантал 0,2 - 0,3
Никель Остальное.
3. Термопара, содержащая отрицательный электрод, выполненный из сплава на основе никеля, включающего кремний, магний и углерод, и положительный электрод, выполненный из сплава на основе никеля, включающего хром, кремний и углерод, отличающаяся тем, что отрицательный электрод выполнен из сплава, дополнительно содержащего тантал, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний 3,9 - 4,9
Магний 0,05 - 0,2
Углерод 0,05 - 0,2
Тантал 0,05 - 0,2
Никель Остальное,
а положительный электрод выполнен из сплава, дополнительно содержащего магний, молибден и тантал, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хром 13,5 - 15,5
Кремний 0,9 - 1,9
Магний 0,05 - 0,2
Углерод 0,05 - 0,2
Тантал 0,2 - 0,3
Молибден 0,2 - 0,3
Никель Остальное