專利名稱：一種W3Re-W25Re熱電偶材料及其制備熱電偶的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱電偶材料，特別涉及一種W3Re_W 25Re熱電偶材料及其制備熱電偶的方法。
背景技術：
隨著航空航天、深?？碧降痊F(xiàn)代技術的發(fā)展，對材料的理化性能提出了更加嚴格的要求，因此對材料的制備工藝控制，尤其是對溫度的精確控制提出了更高的要求。目前用于高溫領域測量用的接觸式熱電偶主要是貴金屬系列和鎢錸系列，與昂貴、稀缺的貴金屬相比，我國鎢錸資源豐富，價格便宜，而且鎢錸熱電偶具有更高的熔點、強度、熱電動勢和再結晶溫度等優(yōu)點，因此被廣泛地應用于石油化工、冶金冶煉、航空航天等高溫測溫領域，是鉬銠貴金屬熱電偶的首選替代材料。目前市場上廣泛使用的鎢錸熱電偶主要有W3Re_W25Re、W5Re_W26Re和 W5Re-W20Re三種類型，國內外廠家生產的W3Re摻雜了元素硅、鋁、鉀或在此基礎上添加其他元素，以此來提高合金的再結晶溫度和機械性能，但是隨著鎢錸合金絲徑變細，W3Re合金絲材的劈裂、脆斷變得嚴重，而作為熱電偶材料使用，鎢錸合金除了要有好的機械性能之外，更重要的是要有穩(wěn)定的熱電特性，但是摻雜硅、鋁、鉀元素的W3Re合金絲材的熱電勢較分散，其單批電勢不均勻性通常有5 8°C，嚴重降低了鎢錸熱電偶的測溫精度，影響其推廣應用。作為鉬銠貴金屬熱電偶的替代材料，目前鋼液測溫用快速W3Re-W25Re熱電偶絲材的測溫允差為±0. 25%t (1500 1800°C)，絲徑Φ0. 08 O. 1_，與鉬銠熱電偶絲材的測溫允差(±0. 125%t)相差較大，離替代鉬銠熱電偶絲材仍存在較大差距。而在國外，未見任何有關把微細W3Re-W25Re應用于鋼液溫度測量的報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種W3Re-W25Re熱電偶材料及其制備熱電偶的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
一種W3Re-W25Re熱電偶材料，包括負極W25Re合金材料和正極W3Re合金材料，其特征在于所述的負極W25Re合金材料由下列重量百分比的組份構成
W 74. 2% 75. 5% ；Re :24. 5% 25. 8%。所述的正極材料W3Re合金材料由下列重量百分比的組份構成
W 96. 0% 97. 5% ；Re :2. 5% 3. 5% ；
Co 0 O. 5% ；A1 0 O. 5% ;稀土 0 O. 5%。優(yōu)選的，所述W的純≥99. 95%，平均粒度3. O 5. O μ m，粒度呈正態(tài)分布，形貌為類球形或多邊形。錸元素以NH4ReO4形式加入，NH4ReO4純度≥99. 99%。強韌化元素主要是鈷、稀土、鋁等元素中的一種或幾種，以可溶性鹽類形式加入，包括 Co (NO3) 2、Al (NO3) 3、La (NO3) 3、Ce (NO3) 3、Y (NO3) 3、Sc (NO3) 3 等硝酸鹽和其它可溶性鹽類。W3Re合金中通過添加鈷、稀土、鋁等元素對脫除合金中氧元素、純化晶界，細化晶粒、強化合金組織有利，可改善合金強韌性，提高抗氧化性。本發(fā)明合金的制備采用粉末冶金エ藝，エ藝流程為預合金粉制備一成型一預燒結一垂熔一旋鍛一拉抜一清洗一退火一性能測試、分度標定。用上述W3Re-W25Re熱電偶材料制備熱電偶的方法，其特征在于包括以下步驟
a)、按重量百分比分別稱取負極W25Re合金材料、正極材料W3Re合金材料的各組份，然后按下列步驟分別制備負極W25Re熱電偶和正極W3Re熱電偶；
b)、預合金粉制備采用機械球磨制備方法，球料重量比1/4 1/3，球直徑: O 15 20mm,球磨速度100 400r/min,球磨時間15 20小時，預合金粉還原 100(Tl300°C X2 3h ；
C)、成型機械壓制成型，壓カ150 450MPa，保壓時間15 20秒；
d)、預燒結在氫氣還原性氣氛下1300 1500°CX3h ；
e)、垂熔分兩段進行垂熔，第一段1800 2300AX20min;第二段2800 3400 AX 45min ；
f)、旋鍛溫度1300 1600°C，道次壓縮率氺25%，加工尺寸范圍小3mm (M3mm;
g)、拉拔加工范圍￠0.05謹 ￠3謹，溫度700 1100°C，道次壓縮率10% 20%;
h)、清洗堿液電解清洗，堿液重量百分比濃度15 20%，電解電壓50 100V，時間
5s ；
i)、退火成品絲材退火溫度1200 1600°C，時間30 60min；
k)、性能測試、分度標定采用鈀點測試和同名極比較法測試，分度標定按照JB/ T9497-2002標準進行，分度標定后即得熱電偶。本發(fā)明的W3Re-W25Re熱電偶材料及制備方法，其測溫精度不僅能達到鉬銠貴金屬熱電偶絲材水平，而且能減少絲材劈裂、脆斷，改善絲材焊接性能，使鎢錸熱電偶絲材從傳統(tǒng)的鉸接焊接エ藝變成搭接壓焊焊接エ藝，其制備方法主要是通過添加鈷、稀土、鋁等元素來替代摻雜Si、Al、K技術，同時控制Fe、Ni、C、O、N、P、S等微量元素濃度，把鎢錸熱電偶絲材的測溫允差提高到±0. 125%t，絲徑減小到小0.05mm，同時其再結晶溫度、機械強韌性和抗氧化性能等也能得到提高，達到同時改善鎢錸熱電偶電勢均勻性和機械韌性的目的， 并對合金的機械性能和熱電特性進行了測試評價。本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果
(I)在W3Re合金中添加鈷、稀土、鋁等強韌化元素，有利于脫除W3Re合金中氧元素，純化合金，同時細化晶，提高合金的強度和再結晶溫度，減少W3Re合金絲材的劈裂和脆斷，試驗結果如圖I、圖2所示。(2)采用本發(fā)明的材料、配方和制備方法制備的W3Re熱電偶材料，能保證W3Re 熱電偶絲材的不均勻熱電勢< 20 ii V，本發(fā)明的W3Re-W25Re熱電偶絲材的測溫允差 (±0. 125%t，達到貴金屬熱電偶絲水平，該指標高于國內外同行業(yè)水平，試驗結果如表I、
2、3所示。表I新型W3Re-W25Re熱電偶絲在鈀點的熱電勢
權利要求
1.一種W3Re-W25Re熱電偶材料，包括負極W25Re合金材料和正極W3Re合金材料，其特征在于所述的負極W25Re合金材料由下列重量百分比的組份構成W 74. 2% 75. 5% ；Re :24. 5% 25. 8% ；所述的正極材料W3Re合金材料由下列重量百分比的組份構成W 96. 0% 97. 5% ；Re :2. 5% 3. 5% ；Co 0 O. 5%、Al 0 O. 5% ;稀土 0 O. 5%。
2.根據權利要求I所述的W3Re-W25Re熱電偶材料，其特征在于所述W的純度彡99. 95%,平均粒度3. O 5. O μ m。
3.用權利要求I所述的W3Re-W25Re熱電偶材料制備熱電偶的方法，其特征在于包括以下步驟a)、按重量百分比分別稱取負極W25Re合金材料、正極材料W3Re合金材料的各組份，然后按下列步驟分別制備負極W25Re熱電偶和正極W3Re熱電偶；b)、預合金粉制備采用機械球磨制備方法，球料重量比1/4 1/3，球直徑 Φ 15 20mm,球磨速度100 400r/min,球磨時間15 20小時，預合金粉還原 100(Tl300°C X2 3h ；C)、成型機械壓制成型，壓力150 450MPa，保壓時間15 20秒；d)、預燒結在氫氣還原性氣氛下1300 1500°CX3h ；e)、垂熔分兩段進行垂熔，第一段1800 2300AX20min;第二段2800 3400 AX 45min ；f)、旋鍛溫度1300 1600°C，道次壓縮率氺25%，加工尺寸范圍Φ3mm Φ 13mm ;g)、拉拔加工范圍Φ0·05臟 Φ3臟，加工溫度700 1100°C，道次壓縮率10% 20% ；h)、清洗堿液電解清洗，堿液重量百分比濃度15 20%，電解電壓50 100V，時間5s ；i)、退火成品絲材退火溫度1200 1600°C，時間30 60min；k)、性能測試、分度標定采用鈀點測試和同名極比較法測試，分度標定按照JB/ T9497-2002標準進行，分度標定后即得熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種W3Re-W25Re熱電偶材料及其制備熱電偶的方法，負極W25Re合金材料由下列重量百分比的組份構成W74.2%～75.5%；Re24.5%～25.8%；正極材料W3Re合金材料由下列重量百分比的組份構成W96.0%～97.5%；Re2.5%～3.5%；Co0～0.5%、Al0～0.5%；稀土0～0.5%。制備熱電偶的方法，包括以下步驟a)、按重量百分比分別稱取負極W25Re合金材料、正極材料W3Re合金材料的各組份；b)、預合金粉制備；c)、成型；d)、預燒結；e)、垂熔；f)、旋鍛；g)、拉拔；h)、清洗；i)、退火；k)、性能測試、分度標定。本發(fā)明能達到貴金屬熱電偶絲水平，能提高測溫響應速度、測溫精度和穩(wěn)定性。
文檔編號B23P15/00GK102586663SQ20121009664
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2012年4月5日
發(fā)明者劉奇, 王瑞軒, 辛雪軍, 陽浩, 陳德茂 申請人:重慶材料研究院