합금의 특성

텅스텐-레늄 열전쌍은 가장 높은 온도를 측정할 수 있습니다. 이들은 1956년에 소련에서 도입되었습니다. 양극 전극에 5% 레늄을 첨가하면 그 유연성과 재결정화 온도를 높일 수 있습니다. 최대한의 열전 힘을 얻기 위해 부극 전극의 레늄 함량은 양극의 것과 최대한 달라야 합니다. 그러나 W-Re 합금에서 32% 이상의 레늄이 존재하면 1100°C 이상에서 금속 간 화합물이 형성되고 센서의 정확도가 떨어질 수 있습니다. 이러한 합금은 균질하지 않으며, 고온에서 레늄이 증발하여 오차를 증가시킬 수 있습니다. 따라서 미국에서는 25-26% 레늄 합금을, 소련에서는 20% 레늄 합금을 사용합니다. 그러나 900-2100°C에서 VR5/20 열전쌍의 정확도는 선형적으로 감소합니다. 안정성을 높이기 위해 VR 열전쌍은 실리콘 알칼리 첨가제로 합금화됩니다(0.1-0.5% KCl, 0.1-0.5% Al₂O₃, 0.1-0.5% SiO₂). 이는 고온 측정에서 오차를 거의 3배 줄여줍니다.

보정의 특성

VR5/20 열전쌍의 교정 표는 1968년에 개발되었습니다. VR 전극의 불균질성 및 고온에서 절연 시 이어지는 누전에 따른 오차 증가는 대가인 교수 고르도브(VNIIM)가 가장 자세히 연구했습니다. VR 열전쌍 생산의 TU는 1973년에 채택되어 ГОСТ 6616–74에 포함되었습니다. ГОСТ 3044–74에서는 1977년에 온도 척도 MPTSh-68을 기반으로 개발된 표준화된 NSH(명목 정적 특성)가 포함되었습니다.

VR5/20 열전쌍의 보정은 여러 조직에서 수행되었습니다: 예카테린부르크의 우랄 계측 연구소, 리비우의 'Thermopribor', 포돌스크의 'LUCH'. 열전쌍의 NSH는 진공로에서 은, 구리, 니켈, 백금, 로듐, 이리듐, 탄탈로 실험한 결과를 통해 결정했습니다. 백금 녹는점까지 보정의 평균 제곱 오차는 로듐에서 평가되었습니다. VR 열전쌍의 측정치는 PR30/6 열전쌍(1800°C까지) 및 광학 피로미터와 비교하였습니다. 보정의 80% VR 열전쌍은 최대 1%의 값 분포를 보였습니다. VR5/20 열전쌍 2급의 최소 오차는 B 타입(Pr30/6) 열전쌍의 오차 수준인 0.5%로 설정되었습니다. VR 열전쌍 3급의 오차는 0.5% 이상입니다.

성분 비율의 변동

열전극 와이어의 TU에 따라 합금의 레늄 함유량은 0.5%까지, 불순물의 경우 0.1%까지 변동이 허용됩니다. 이로 인해 와이어의 다양한 배치별로 열전 힘의 분산이 발생할 수 있습니다. 한 권의 와이어에서는 1500°C일 때 열전 힘의 분산이 최대 50μV까지 허용됩니다.
ГОСТ 3044–77은 V5/20 열전쌍을 위해 세 가지 유사한 교정, 즉 A-1, A-2, A-3을 표준화합니다. A-2 및 A-3 교정은 각각 주 교정인 A-1보다 위와 아래에 위치하며, 작동 범위는 1000에서 2500°C까지입니다. A-2 및 A-3은 1800°C까지만 사용됩니다.

생산

1980년대에 연간 약 150kg의 VR5(Var5) 및 VR20 열전극 와이어가 생산되었습니다. 이 와이어는 연구소 및 항공 설계 사무소의 필요에 따라 사용되었으며 복합 재료 제조 기술에 사용되었습니다. 금속 산업이 주요 수요처였습니다. 용융 금속의 온도를 측정할 때 VR 열전쌍은 소련 및 CMEA 국가에서 고가의 백금로듐 열전쌍을 성공적으로 대체했습니다. 1990년대 초 사회주의권 붕괴는 산업 생산 위기 및 열전극 와이어 소비 감소를 가져왔으며, 60% 감소했습니다. 현재 생산 회복은 VR 열전쌍과 같은 더욱 신뢰성 높은 고온 센서를 필요로 하고 있습니다.

현재 매년 0.35-0.5mm 직경의 VR5 및 VR20 열전극 와이어 약 90kg이 생산되며, 총 길이는 최대 20km입니다. 합금은 분말야금 방법으로 제조됩니다. 텅스텐 및 암모늄 퍼레네이트(NH4ReO4) 소금 분말 혼합물을 압착하여 슬래브를 만든 뒤 용해 및 와이어로 롤링됩니다. 합금의 "유동적인" 레늄 함량 때문에 VR5와 VR20의 열전기 특성을 근본적으로 최적화하는 것은 어려웠습니다. 그러나 최근 미세금속공학의 성과, 합금 나노 첨가물 및 금속 분석 개선은 상황을 개선하기 시작했습니다.

사용

이 열전쌍은 진공이나 불활성 환경에서만 사용됩니다. 사용 범위를 확장하기 위해 열전쌍을 탄소 환경(예: 흑연 히터가 있는 진공로)과 산화 환경에서 보호하는 불활성 가스로 구성된 특수 밀봉 커버가 개발되었습니다. 몰리브덴 채용 고치가 내부인 밀봉된 온도 전환기는 진공로 내 연료 캡슐 소결 온도를 제어하는 데 사용되며, 1750°C의 공격적인 환경에서 최대 1000시간의 수명이 있습니다. 또한 알루미늄 단결정(루비상) 고치가 있는 다른 밀봉 VR 온도 전환기는 1600°C에서 산화 환경에서 2000-3000시간의 수명을 제공합니다. 이들은 용융 금속, 소금 또는 유리의 온도를 제어하는 온도 프로브에도 사용됩니다.

이러한 전환기는 특히 공격적인 환경에서 사용되며, 작동 수명은 보호 고치의 내구성에 달려 있습니다. 1000-1700°C의 온도에서 허용 가능한 오차가 0.5%를 넘지 않는 한 백금 로듐 열전쌍을 대체할 수 있습니다.

열전극 와이어의 인증

일반 고온 로에서 이루어집니다. VR 와이어 조각으로 만든 열전쌍을 천문학 루비 보호커버에 넣고 밀봉합니다. 보정은 같은 로에 배치된 표준 열전쌍 Pr30/6를 사용하여 600-1700°C 범위 내에서 이루어집니다. 이는 진공로 보정보다 간단하고 저렴한 방법으로, 열전극 와이어의 인증 요청 중 90%를 충족합니다. VR 열전쌍은 완전하고 안정적인 온도 측정 도구로, 1500-2500°C 범위에서 측정을 위해 CIS 표준에 포함되고 현재 전 세계적으로 수요가 많습니다.

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