[发明专利]一种W3Re-W25Re热电偶材料及其制备热电偶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电偶材料，特别涉及一种W3Re-W 25Re热电偶材料及其制备热电偶的方法。

背景技术

随着航空航天、深海勘探等现代技术的发展，对材料的理化性能提出了更加严格的要求，因此对材料的制备工艺控制，尤其是对温度的精确控制提出了更高的要求。目前用于高温领域测量用的接触式热电偶主要是贵金属系列和钨铼系列，与昂贵、稀缺的贵金属相比，我国钨铼资源丰富，价格便宜，而且钨铼热电偶具有更高的熔点、强度、热电动势和再结晶温度等优点，因此被广泛地应用于石油化工、冶金冶炼、航空航天等高温测温领域，是铂铑贵金属热电偶的首选替代材料。

目前市场上广泛使用的钨铼热电偶主要有W3Re-W25Re、W5Re-W26Re和W5Re-W20Re三种类型，国内外厂家生产的W3Re掺杂了元素硅、铝、钾或在此基础上添加其他元素，以此来提高合金的再结晶温度和机械性能，但是随着钨铼合金丝径变细，W3Re合金丝材的劈裂、脆断变得严重，而作为热电偶材料使用，钨铼合金除了要有好的机械性能之外，更重要的是要有稳定的热电特性，但是掺杂硅、铝、钾元素的W3Re合金丝材的热电势较分散，其单批电势不均匀性通常有5～8℃，严重降低了钨铼热电偶的测温精度，影响其推广应用。作为铂铑贵金属热电偶的替代材料，目前钢液测温用快速W3Re-W25Re热电偶丝材的测温允差为±0.25%t（1500～1800℃），丝径Φ0.08～0.1mm，与铂铑热电偶丝材的测温允差（±0.125%t）相差较大，离替代铂铑热电偶丝材仍存在较大差距。而在国外，未见任何有关把微细W3Re-W25Re应用于钢液温度测量的报道。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种W3Re-W25Re热电偶材料及其制备热电偶的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种W3Re-W25Re热电偶材料，包括负极W25Re合金材料和正极W3Re合金材料，其特征在于：所述的负极W25Re合金材料由下列重量百分比的组份构成：

W：74.2%～75.5%；Re：24.5%～25.8%。

所述的正极材料W3Re合金材料由下列重量百分比的组份构成：

W：96.0%～97.5%；Re：2.5%～3.5%；  

Co：0～0.5%；Al：0～0.5%；稀土：0～0.5%。

优选的，所述W的纯度≥99.95%，平均粒度3.0～5.0μm，粒度呈正态分布，形貌为类球形或多边形。

铼元素以NH₄ReO₄形式加入，NH₄ReO₄纯度≥99.99%。

强韧化元素主要是钴、稀土、铝等元素中的一种或几种，以可溶性盐类形式加入，包括Co(NO₃)₂、Al(NO₃)₃、La（NO₃）₃、Ce(NO₃)₃、Y(NO₃)₃、Sc(NO₃)₃等硝酸盐和其它可溶性盐类。W3Re合金中通过添加钴、稀土、铝等元素对脱除合金中氧元素、纯化晶界，细化晶粒、强化合金组织有利，可改善合金强韧性，提高抗氧化性。

本发明合金的制备采用粉末冶金工艺，工艺流程为：预合金粉制备→成型→预烧结→垂熔→旋锻→拉拔→清洗→退火→性能测试、分度标定。

用上述W3Re-W25Re热电偶材料制备热电偶的方法，其特征在于包括以下步骤：

a）、按重量百分比分别称取负极W25Re合金材料、正极材料W3Re合金材料的各组份，然后按下列步骤分别制备负极W25Re热电偶和正极W3Re热电偶；

b）、预合金粉制备：采用机械球磨制备方法，球料重量比：1/4~1/3，球直径：Φ15~20mm，球磨速度100～400r/min，球磨时间15～20小时，预合金粉还原：1000~1300℃×2~3h；

c）、成型：机械压制成型，压力150～450MPa，保压时间15～20秒；

d）、预烧结：在氢气还原性气氛下1300～1500℃×3h；

e）、垂熔：分两段进行垂熔，第一段：1800～2300A×20min；第二段：2800～3400 A×45min；