Ім'я файлу: Спеціальні сплави для вимірювальної та нагрівальної апаратури. Н
Розширення: docx
Розмір: 181кб.
Дата: 29.01.2021
скачати
Пов'язані файли:
Конструювання каркасних молекул. Стратегія формування малих, сер
Конструювання каркасних молекул. Стратегія формування малих, сер
Противірусні засоби.docx
Сонячні елементи.docx
Сонячні елементи.pptx
Спеціальні сплави для вимірювальної та нагрівальної апаратури. Н
Темплатні синтези. Основні підходи і принципи реалізації..docx
Темплатні синтези. Основні підходи і принципи реалізації..pptx
Мікровикладання.docx
Система вищої освіти у Великобританії.docx

Міністерство освіти і науки України

Львівський національний університет імені Івана Франка

Хімічний факультет

Кафедра органічної хімії

Реферат

На тему:

“ Спеціальні сплави для вимірювальної та нагрівальної апаратури”

Виконала

Студентка група ХМХМ-11з

Нечепоренко К. В.

Оцінка ______

Львів 2021

Зміст



1.1Манганін 4

1.2 Константан 5

1.3 Хромонікелеві сплави (ніхроми) 6

1.4 Сплави для термопар 7


Вступ


В електротехніці застосовують дві групи провідників. До першої відноситься хороші провідники, більшою частиною чисті метали (мідь, алюміній), які слугують для кабельної каналізації; в другу групу входять сплави і деякі чисті метали та інші матеріали у яких великий питомий опір завдяки якому вони дають можливість на невеликій ділянці ланцюга і в невеликому об’ємі зосередити велике падіння потенціалу.

  1. Сплави високого опору


Сплавами високого опору називають провідникові матеріали у яких значення питомиго опору r за нормальних умов складають не менше 0,3 мкОм×м. Їх застосовують при виготовленні електровимірювальних приладів, еталонних резисторів, реостатів і електронагрівальних пристроїв. При використанні сплавів в електровимірювальній техніці від них потрібен не тільки високий питомий опір, але і якомога менше значення , а також мала термо-е.р.с. відносно міді. Провідникові матеріали в електронагрівальних приладах повинні довго працювати на повітрі при температурах порядку 1000°С. Серед великої кількості матеріалів для зазначених цілей найбільш розповсюдженими на практиці є сплави на мідній основі – манганін і константан, а також хромонікелеві і залізохромоалюмінієві сплави.

Таблиця 1 – Властивості сплавів високого опору


  1. Манганін


Манганін – основний сплав на мідній основі для електровимірювальних приладів і еталонних резисторів. Манганін відрізняється жовтуватим відтінком; добре витягується в тонкий дріт до діаметра 0,02 мм. З манганіну виготовляють також стрічку товщиною 0,01– 1 мм і шириною 10–300 мм. Для одержання малого і високої стабільності опору в часі манганін піддають спеціальній термічній обробці – відпалу при 350– 550°С в вакуумі з наступним повільним охолодженням і додатковою тривалою витримкою при кімнатній температурі. Залежності r і манганіну від температури наведені на рис. 1.



Рис. 1. Залежності питомого опору і температурного коефіцієнта питомого опору манганіну від температури

  1. Константан


Константан – сплав міді й нікелю. Вміст нікелю в сплаві приблизно відповідає максимуму r і мінімуму ar для сплавів Cu-Nі. Константан добре піддається обробці; його можна протягувати в дріт і прокатувати в стрічку тих же розмірів, що і з манганіну. Значення константану близьке до нуля і звичайно, має негативний знак. Константан застосовують для виготовлення реостатів і електронагрівальних елементів у тих випадках, коли робоча температура не перевищує 400–450°С. При нагріванні до високої температури на поверхні константану утворюється плівка оксиду, що має електроізоляційні властивості (оксидна ізоляція). Покритий такою ізоляцією константановий дріт можна намотувати щільно, виток до витка, без особливої ізоляції між витками, якщо тільки напруга між сусідніми витками не перевищує 1 В. Таким чином, наприклад, виготовляють реостати. Для окиснення константанового дроту, що дає досить гнучку й міцну плівку оксиду, потрібно швидкий (не більш 3 с) нагрів дроту до температури 900°С з наступним охолодженням на повітрі. Константан у парі з міддю чи залізом набуває великої термо е.р.с. Це є недоліком при використанні константанових резисторів у вимірювальних схемах; за рахунок різниці температур у місцях контакту константанових провідників із мідними виникають термо-е.р.с., що можуть бути джерелом помилок, особливо при нульових вимірах у потенціометричних схемах. Константан з успіхом застосовують для виготовлення термопар, що служать для виміру температури, якщо остання не перевищує декількох сотень градусів.

  1. Хромонікелеві сплави (ніхроми)


Хромонікелеві сплави (ніхроми) використовують для виготовлення нагрівальних елементів електричних печей, плиток, паяльників і т.д. З цих сплавів виготовляють дріт діаметром 0,02 мм і більше, стрічку перерізом 0,1х1,0 мм і більше. Високу жаростійкість ніхрому можна пояснити значною стійкістю цього сплаву до прогресуючого окиснення на повітрі при високих температурах. Швидкість окиснення металів у значній мірі залежить від властивостей оксиду, що утвориться. Якщо оксид леткий, то він відділяється з поверхні металу і не може захистити метал, що залишився, від подальшого окиснення. Так, оксиди вольфраму й молібдену легко відділяються, а тому ці метали не можуть експлуатуватися в нагрітому стані при доступі кисню. Якщо ж оксид металу нелеткий, то він утворить шар на поверхні металу.

Стійкість хромонікелевих сплавів при високій температурі на повітрі пояснюється близькими значеннями температурних коефіцієнтів лінійного розширення сплавів і їхніх оксидних плівок. Тому останні не розтріскуються і не відокремлюються від дроту при його нагріванні й розширенні. Однак хоча температурні коефіцієнти розширення сплаву й оксидів хрому й нікелю близькі, вони не однакові. Внаслідок цього при різких змінах температури може відбуватися розтріскування шару оксидів; при наступному нагріванні кисень проникає в тріщини і робить додаткове окиснення сплаву. Отже, при багаторазовому короткочасному включенні електронагрівальний елемент із хромонікелевого сплаву може перегоріти скоріше, ніж у випадку безупинного режиму нагрівання (температура нагрівання та сама в обох порівнюваних випадках, а термін служби може відрізнятися в 20–30 разів). Термін служби нагрівальних елементів можна збільшити, якщо закрити спіралі .у тверде інертне середовище типу глини-шамоту, що захищає їх від механічних дій і доступу кисню. Окисні плівки на поверхні ніхрому мають невеликі й стабільні в широкому інтервалі температур контактні опори навіть при малих контактних зусиллях. Завдяки цьому тонкий пластичний ніхромовий дріт використовується для виготовлення мініатюрних високоомних змінних резисторів із хорошими технічними характеристиками. Тонкі плівки з ніхрому Х20Н80, одержувані методом термічного випарювання і конденсації у вакуумі, широко застосовуються для виготовлення тонкоплівкових резисторів, зокрема, резисторів інтегральних мікросхем. Хімічний склад плівок може помітно відрізнятися від складу вихідного сплаву, який випаровується, що обумовлено значними різницями в тисках пари нікелю й хрому при температурах випарювання. Тому склад конденсату залежить від багатьох технологічних факторів: швидкості осадження, температури й матеріалу підкладки, тиску залишкових парів у камері та ін. Звичайно, застосовують тонкі ніхромові плівки з поверхневим опором R =50 ¸ 300 Ом і , що змінюється в межах від –3×10-4 до +2×10-4 . Такі плівки володіють досить хорошою адгезією до діелектричних підкладок і високою стабільністю властивостей.

  1. Сплави для термопар


Хоча багато неметалічних матеріалів (в першу чергу напівпровідники) мають великі потенційні можливості для успішного застосування в термоелектричній термометрії, технологія їхнього виготовлення є недостатньо досконалою. Тому переважна більшість термопар виготовляється з металічних компонентів. Найбільш часто застосовують наступні сплави: 1) копель (56% Cu і 44% Ni); 2) алюмель (95% Ni, інші – А1, Si і Мn); 3) хромель (90% Ni і 10% Сг); 4) платинородій (90% Pt і 10% Rh).



Рис. 2. Залежність термо-е.р.с. від різниці температур гарячого і холодного спаїв для термопар: 1 – хромель – копель; 2 – залізо – копель; 3 – мідь – копель; 4 – залізо – константан; 5 – мідь – костантан; 6 – хром ель – алюмель; 7 – платино родій – платина

На рис. 2 наведені залежності термо-е.р.с. від різниці температур гарячого й холодного спаїв для найбільш уживаних термопар. Невеликі зміни складу сплаву можуть призвести до значних змін термо-е.р.с., однак це не лімітує точності вимірів, якщо тільки термопара не використовується без попереднього градуювання. Термопари можна застосовувати для вимірювання наступних температур: платинородій – платина до 1600°С; мідь – константан і мідь – копель до 350°С; залізо – константан, залізо – копель і хромель – копель до 600°С; хромель – алюмель до 900– 1000°С. Із застосовуваних у практиці термопар найбільшу термо-е.р.с. при даній різниці температур має термопара хромель – копель. Знак термо-е.р.с. у наведених на рис. 2. термопар такий, що в холодному спаї струм спрямований від першого названого в парі матеріалу до другого (тобто від хромелю до копелю, від міді до константану і т. д.), а в гарячому спаї – у зворотному напрямку. Більшість термопар стійко працює лише в окисному середовищі. У процесі тривалої експлуатації може спостерігатися поступова зміна питомої термо-е.р.с. Причинами нестабільності є забруднення домішками з навколишньої атмосфери, летючість компонентів, окиснення дротів, різкі перегини й деформації, що вносять внутрішні напруги і створюють фізичну неоднорідність. Найбільш високою точністю, стабільністю й відтворюваністю володіють платинородієві термопари, незважаючи на малу питому термо-е.р.с.

Ці якості пояснюються хімічною інертністю матеріалу й можливістю одержувати його з високим ступенем чистоти.

Висновки:


1. Сплав для вимірювальних приладів і еталонів. Вони повинні відповідати таким вимогам:

1) малий температурний коефіцієнт опору (менш 1,0 104);

2) сталість опору і інших електричних властивостей;

3) величина питомого опору (Має другорядне значення); вона повинна бути не менше 0,4 10-4 ‒ 05 10-4. Цим умовам найкраще задовольняють сплави міді, нікелю, цинку і марганцю.

2. Провідники для нагрівачів і реостатів та вимоги для них:

  • великий питомий опір р (в межах 0,5 - 1,0 10-4);

  • малий температурний коефіцієнт опору (близько 1 10-4);

  • висока температура плавлення (на 150 - 300 ) више робочої температури приладу);

  • стійкість при нагріванні на повітрі (опірність окислення);

  • сталість опору при тривалій експлуатації;

  • дешевизна.



Список використаної літератури


  1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – М.: Высшая школа, 1990. – 306 с.

  2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.

  3. Материалы микроэлектронной техники. Под ред. В.М. Андреева. – М.: Радио и связь, 1989. – 350 с.

  4. Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной техники. Задачи и вопросы. – СПб.: Лань, 2003. – 208 с.

  5. Ван-Флек Л. Теоретическое и прикладное материаловедение / Пер. с анг. О.А. Алексеева. – М.: Атомиздат, 1975. – 472 с.

  6. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. – М.: Металлургия, 1973. – 496 с.

  7. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела / Пер. с англ. под ред. А.А. Гусева. – М.: Наука, 1978. – 792 с.

скачати

© Усі права захищені
написати до нас