Влияние упругой и плахшчсчяой деформации. ЛефОр.мл! ; .о Л1,м Mip\4oeiii. ec.in M.i(cni!? > пччоттся пол iiarpyiK(jH, (,!..:ли

eoeii!l:.IH10IHnX V l

E,Mt<B

2.0 kO

loaieH l.uCie iJi : li>< l\ -Claii !кл , )le lie<; ..111yJU i; еппшя iiar;\ i ;! ri-j

hll.lilo. .tu.I л, 111,1 е\ [Ц( e j nor

. 1 ati.OifoMLae VWV.k : noi ,;o>\К/ \ ti)\; .ЧЯ I , !,

a x

Л, ll

6,0P,rna

Рис. 9.8, Зависимость и.ведсииой термоЭДС металлов и сплавов от давления:

/ - константан; 2 - платина; 3 - инконель; 4 - алю.чсли; i - сплл п.ш-THiii.i с 10 % родия; 6 - медь; 7 - хромель; ч сплин ник...in о l.i молибдена

Рис, 9.9. Термоэлектрическая неоД11ороД;ость (метод дв\ х ере... ри -196... +23 °С ) для проволоки из нсдио-.-келезиого сплава после отжига прн 750 °С и локальной деформации вблизи точки а [8041

тичиые scjvbeKTbi наблюдаются и для AiT Р.ГПа

Кроме того, в металле наблюдаются упруго-остаточиые эффекты, проявляющиеся в виде упругого гистерезиса, и др. Аналогичные yiip\ro-n,:;ic-

наведсино:! термоЭДС.

Иа рис. 9.11 iipmic.ieiiu результаты эксперпмеп la по окре.теле-нию зависимости к-Г1моЭД( о: степени дефО\чации iejiMoiieKipo.ioB. С ростом степени диЬормации увеличивается мнкро!ве>дос1 ь (рис. 9.12). Это еще раз подтверждает, что изменение термоЭДС и мнкротвс1Достн связано с остаточными мехлп:1сскп-ми напряжениями.

Прн ВОЗПИаПОВСИИ:! ес;Срсдого-

ченной деформации вофастаипе термоЭДС происходит менее интенсивно, так как область сосредоточенной деформации занимает лишь небольшую долю общей длины образца и на нее падает только небольшая доля разности температур, вызывающей образование термоЭДС.

Для чистых металлов кубической системы эффект наведения термоЭДС является изотропным. У металлов некубической системы наведенная тер.моЭДС оказывается различной в различных направлспнях. Величина остаточной наведенной термоЭДС растет с увеличением степени деформа-

200 W0 ШО 800 6

1000 iC

Рис. 9.10. Изобарические поправки

к показаниям термопар: а - платинородневой ПР 10/0; 6 - хромель - алюмель

;ач1!1;

К,М гжипи Л:г]ескол

.;:л1 \\ .: ;i>n;iKi>i-

-41 11.14

..ii.ii

я::1

он 1С:

Cl 41, 14 I 1,-

с::.[.1!Ч lep-

i:p:i iippciix ; : с росiом

1(;м-.ДС naciei пмо;Орцио1;.;ь:,! С! Ml) 11С.:1л: юн: i..i.i.(oi.;.-,..

.iu.i пччелстчая гП...оЭДС е -л Ч :о!>М;;!п:1!, \0Л..- рач.ШЧ: 1-..1Л Mil I.T.Ia PC. ie;Ur,;i;- x ,p-, .лч: :,е .- (Я! .11 jlO aiHlп mo.-mi.

p iiMo-JM.C,

1:с\о;я in экс1Т.-]л!ме11 i.i.iLii.i:, ,Pi,i.r,b, можно п])еД11и.-110к:пь, чю i-ppnnni 1МЬсд11по:1 !его:оЭДС опреде.чиеюл с\.ммой ;u>vx протпро-110Л0Ж1ТЫХ 9j;ibL-i(io::. Олчш n./imx - атермпчл кий и .чаврсш oi степИИ де1[)ор,\1ацП11. С эти ,1 Svljx к юм сыилр рост н.чаедеппо.ч термоЭДС при \ ре-личеппп cieiicTiH ,le(i;op-i;ipiiii. В;о-рой лрфек! - icj)Mirici.:iiii, on сг.я-зап с возвр:пом Meiac

С1С.М,Ы v С; lOTI.iblKX-

ш КИсншил-11. оррс;;.. i:i I viioi i: ;ли р le ,! MlPieCKilil ,.Ре.,1 р;,; iiai: ne iiai, . , iiu.i u ;

I Ipil i PCOb.l.X ,

фор\!11110Рч,Р,1 :i;i4.M. СИ 1ер\П-КСЛ1М Д; \ s: МоЭДС, ii.i.ui w\- fi p. 1 иркской Д1 ij.! u!..:ui:: j DC ivHHiiH крмоЭДС Г P-t:p:jx yc.ioP::;ix vCpi Tc.piep;! 1 p;,! Э:-.срс,Л1 ч i.:io лу:еи1ыс pejv.ibpiri,; ; ,4-). ., ~> SKcnoiiciiiiin ibPoii iapi!i;i:M()cTii /:

ljie~ -. Величппы pTia.ia.

NcT.iHoR.Tcno, 4io iipp HOi ieiicrnHii ошпакоаых механических напря-a-PPPi л РРИ cKi1.)с;я. i;jMei:..ii!!a гсМи; p.irvppi до М\ - с капедспная ..Р,;оЭДС не vPiiiciii pi pro.; iiia !ер-,!)Э. ic:-; ri)o;iOi5 92,ч. Pl.ii Д1я каждого Л!Р:мегр;1 ,44 . ..r.ui cip.,io оирсде.юппаи pir.iiciiMociь n<i cic:iiio;i термоЭДС от CKojiociii изменечья T-.-p-iepaiypH. Из.менепия термоЭДС возрастают с увеличетр..м папряжipiii я температуры- Характер изменения можно олчсат;, з-,;:с1р,;ость;о SF. БаТ-, где а - действующее напряжение. После прек-таиичтия дейспшя напряжепття в термоэлектроде прн любой температ\ре, если о не выхо.чтгт за границы пре.дела упругости, :\£ умеиь-тиается .до нуля почти однов1еменно со снятием напряжения, так как ис-чезае! исючпих, котортлй обусловливает миграцию в одну сторону, и происход]1 \:играппя в пР0Ч1ьополо;т{нусг ctopokv. Это видно н по изменению Tep:if)l\nc

При увел!Ркр1ш степени .телормации в области выше предела упругости тер.,1оЭДС нз.мсняетсч бо.чсс сложно. Так, при прекращении действия 11ап])я>1с.;101. ,1 дпппгроре 600 , 1700С происходит медленное уменьшение наведепно;! термоЭДС вследствие отжига термоэлектродов. При ука-

Рис. 0.11. .iaiiiiciiMoCT ь 1.1Ц., .leiiiiOH ujr.MtC lep-.Kji.ii К1родоц Из раз-.Г; р р, гплавлв от степени .тсЬор-

-- KOiiCraiiTan; ! - - .;iiii,iMii - - сг.Т1Ч.л-,чое

И :;. постояи.пт ия .ерм.и.юкГ])ОД110го маге-

i7M..:2M)() С, когда огжиг :ti ьах м1111>-1 и тсрмоЭД!, o.,i. деформации наблюдаются (Н щце несколько милливоды и ской деформации и екпросп!

\к;. iv к 1 ]а)лов нjaiae хода i

aiii le.ibiuc иа.у.енеиня lej (ааиеянлне oi темна пакон, leMiiepaiypi-J. При vm ластичеекого ми к

Miei,

них А£ повышается. По данным теории . .

увеличение скорости icMnepaiурною нагрхлчспня и в пластической области сонро1!(1ж;ниче,1 poeio-i .1ока.ьпь;\ НИИ, которые в обгцем rn-ij.,-, ;1Ц1яю1Ся ({.чпкнпямм

ie(lio! )о\ 1Н кон.!,! .!>Кен

МНро

л 1 oil нан

1 нче )еле,1 нать, , н в

Рис. 9.12. Зависимость степени рекристалли.чацни нолыЬрамре-ииевых термоэлектродов ВР-5 (/) и ВР-20 (2) or времени нагрева при 1400 °С (а) и микротвердости термоэ.чектродов па разных сплавов от степени деформации {1-1 н I S e\i, рис. 9.11)

ратур и скоростей их изменений. Вместе с тем локалыплс-пиковые напряжения, значительно превышающие средний уровень, нсусюйчивьг и способны к релаксации вследствие перехода упругой деформации в пластическую [817]. В результате после прекращения иагружеиия имеет место релаксация напряжений. В сплавах вольфрама с большим содержанием рения релаксация происходит быстрее из-за увеличения подвижиоетн дпслока-щй прн относительно низких температурах [119].

Если скорости нагружения малы, локальные искажения кристаллической решетки незначительны, релаксация микронапряжений в большей степени успевает пройти в процессе нагружения. Это позволяет скоплениям дислокаций распределиться более энергетически выгодно в местах структурной неоднородности и закрепиться там. Обратимые изменения термоЭДС, вызванные структурыми изменениями, также происходят очень быстро и стабилизируются. Релаксация этих локальных остаточных микронапряжений может быть обусловлена протеканием микросдвигов, связанных с образованием дефектов структуры типа микротрещин в местах их локальной концентрации ]670], что обусловливает непрерывное изменение термоЭДС во времени.

Влияние термоциклическич i оздействий. Сохранение стабильных показаний термопар при изменении температур бысгропротекающих процес-

пвие rcMiiepaiyp на термопару не приводит к изменению термоэлектриче-екнч \а[)акерис1ик. Однако при lioipaciaiomiix !ребоваП11ЯХ кточиосш шмерения таких температур изучение дее laoiiли !ацни термоЭДС приобретает актуальиостъ. О влиянии циклических воздействий темпер.чтуры на вольфрамренневые тер.мопары можно еуД1!и> по ве.тнчпнс и характеру шмепення тср\!оЭДС за счет термо\;т.аров looOl, Нее ie.T.<;Baiio действие

меионня тсхшературы ра-1,1 п ох.шждепия, завиеи-пання aiHX термопар раз-бе.- н-.е) 1И.1Н е.тсдхлощне

lepMoy.T.apoB, определяемых как о.дпп цпк.т н бочего спая с о.типаковыми скоростями narpt мыми от Э1;стремалы1ых температур цикла. Пси .1НЧНЫХ нспотпений (с защитной арматурой и резу.тьт.зты: независимо от цикла термо-х-даров в диапазоне температур 1000... 2000С для скоростей <ЗК-с изменения термоэлектрических характеристик не замечены; в том же дианазоне температур, ио для скоростей изменения 5 5 К с~ после трех-четырех и более термоударов замечены изменения статических характеристик термопар BP 5,20, достигающие 30 °С (рис. 9.13).

Полученные данные можно интерпретировать следующим образом. Если прн термоциклированпи (действии тс)моуда-ров) происходит одна лишь упругая деформация, которая, ие иаканливаясь, исчезает после каждого термоудара, то изменения термоЭДС, обусловленные ею, должны возникать во время каждого lep-ноудара, в том числе н первых термоударов, и ие изменяться с изменением числа термоударов. Однако, если при тсрмоцик-лированип действует унругонлас i naiiuii механизм деформации, предрасполагающн!! к накоплению дефектов крнстал.тического строения, даже частично устраняемых при максимальной температуре термоудара, то в результате накопдення дефектов, тигтепсифицнрующих диффузионно-релаксационные процессы в термоэлектродных материалах, должны ил-блюдаться изметгения термоЭДС, начиная с определенного уровня беспорядка в кристаллической решетке. Естественно, этот уровень непо-сре,т,ственно зависит от температурных характеристик термоциклпровання, числа термоударов, их нитеиснвности (скоросш изменения температуры при термоударе и времени между термоударахш) Для постоянного времени между термоударами и постоянных температурных характеристик термо-циклировання зависимость граничного уровня беспорядка однозначно опре.деляется числом термоударов и скоростью изменения температуры. При большей скорости изменения темпераГуры требуется меньшее число термоударов для установления указанного уровня беспорядка кристаллической решетки, выше которого наблюдаются значительные необратимые изменения термоЭДС. Собственно, резкий переход количества термоударов определенной структуры в качество - изменения термоэлектрических свойств - служит еще одним доказательством, по крайней мере, упругопластичного последействия или релаксационного характера изменений термоЭДС.

Длительный нагрев при 1600 °С термопар, подвергнутых серии термоударов, не обеспечивает стабилизации термоэлектрических характеристик.

Рне. 9.13. Изменение статической характеристики воль-.фрамрепнсвых термопар BP 520 в результате воздейет-впя тер.моцпклов (цифры на кривых)

1;ЛИ/11ИСМ 1е)М!!чиски\ luKii.iP: ы ; , .(гщ i fiO,::: ([ч.-лои сглчпур;,: - :>\г \<:-.. i и:], ,

чк) приводит к появлсиию .,о-.Ml .1 i . i ...ip-.ui. -.чт i) чс модииа.мического hoiciiuii.l. е. : к п.меь.л:; .

9.4. Токи утечки

При измерениях в y.!exiphie;- .л !. 1к,л;.;10, чего тока иечи могут iipinsopmi. . л е. чч вило, питаются перемени;тм loi.o.i 1 ..i m м

поверхности проводников в UvJ.oni .л ирп.л. свойства. Это приводит к почплс.лео а и w-; икмьн, электрических иотиншалов, кол>рыс i: . о..!..л.м. ом сигналов, обусловленных термоЭДС. !Ь:..;м: для печей, работающих па тпэомышлсппоГ; ми: печей, работающих на высокой чссюте. Засс помещая между ПТ и муфелем зазем.типп in вводя в цепь ПТ фильтр переменного точа, крайней мере, уменьшить токи утечки. При у с тапоимс ; ходимо соблюдать особую осторолспоси-.; [ .1, за.?см,.1ст!1 одной точке, может дать погрешность в сотни кс.тьаин.

С111,

ио i

мета.!,II.IL люжпо ист

ппоипых ill 11,111 пли иь либо, по

Ciellllil ПСОб-

oo.iee чем в

лл 1л:1сп J icM!ic,.;i

,ЛИ:0 е])\ . О 1 1.. 10110

Mcy.nyj! лацлп и О.шако г затрудни

я усТ.ИЮЧ,:

г)еоб:);по15а i . р,. В С.1я л

мм Cli. ..Р 1 Л1

(iucCi .l

мло. г 1

1Л10.

Mllio-

0 с.

. .)

1 )-

У.: , то Т..еСО-

IlOllilbl

9.5. Термоэлектродные удлинительные провода и кабели

Номинальные статические характсЛ1Сгикп прсобр,: ;<i;i,ilo.i i i; дятся при температуре свободных ксятои (опорного сл.от), рлмч.;) Однако в практике измерений это T)c6oi;ani:e i.ciacixio т )\;ii;o..-;;.iiii, В большинстве случаев тюраздо удоопсе со i,p держнвать температуру свободных кслтоз icp.-, а во время эксплуатации - при Д)\п ходимо вносить поправки n;i огличт Ос. Для этого к нзмере1111о\,\ .лач-. бавляют величину термоЭ.ЗС, сош; концов. Важно лишь точно .чл.гц, л преобразователя в условиях эксг1.1\а в течение всего периода измерений, ванне в производственных с.юииях

обычно нагреваются в процессе работы до разчшч.кх т, тающих 200 °С. Для того чтобы исключить в,1!я10 . тс.-чч.т щей среды на показания тсрмолрсобразог.ат.,-,1я и но.: рнчному прибору, свободные концы необходимо у.лтчиь расстояние. При этом совсем не обязательно гтрименять ;p4iiii образователи, более рационально у.длинять их rnoKnmi нзо.шров; проводами или кабелями. Они должны, быть термоэлектрнчхкп н.чеитич-ны с термоэлектродами термопреобразователя, в связи с чем их называют термоэлектродпымн у.тлшпттельными проводами [8!8], Иногда такие провода называют 1:омпенсационными. В часттюсти, рекомендации ,\1ЭК предусматривают оба TcpMHTia. Удлинительными называются кабели, и.чго-товленные из проводов такого же химического состава, что п термопара; эти кабели применяют только для термопар из неблагородных металлов. В компенсационных кабелях химический состав провода отличается от состава термопары.

Существует два способа подбора удлинительных прово)ог,. Терньн! заключается в том, что подбирают провода, которые в паре с соответсгвую-

(ЛЧЛЛЛ:!:!-С10 К ВТо-

ЧЧМ le.lblloO

ioipie-

-,41

MJMonap члы ina-

с>; 41 ЛПСЛО? 1 ICX ПЛр.

1, р ...хокиа олч

. Л,..Ч,Л ,4.14 П\ ,11.

;;;.,;!;, l,;, l. lIpilS.lT.li п ,0Л;1.;,1П10\1 i л; \ . i ;г ., ,рч .оч л..!Я (с\М-; л . б .; ,;:Л1е рмЬеП-

; \ M.ci.ix лрл,1 ..;.. ;л;.1 -.л ч;л:!1.:: л, прсНи.ЮВ

. !<> : \ :i. 11411!тельных пр<;нода\ к к-р.Млтрам ралщчных типов пр 1 лчч -ИМ и OlOl. я.о.

( 414 Пи .44444 Ч1010 сплава .МНО,(;,оК, содиржаиис 0.57...0,65 % Xi i; 04 1,1 Ч, ipiiii.Mi, оста.т;,1114 Си. Применяют сто д.тя уд.,П1Нитель-ii.X ;;ро4,).4;4 1 44.ч)), 11С110Л1.-4, . .пчх ч п.ы i штродчевой клчмомарой 10 10 1). Си.44; ПЯ.ЛС! !:[. с медной ироьо,юлоч!, с когоря) раз-

1.н,4:4Г при И4i с 1С;моЭД-:: (0,0! 0,0.)) мВ (ci!o6o;i,iiые концы при ОС). Сн 41П 1 11 чско. 11 П.Л1 псно.тьзопч л. при Tc.MiicpHiype до КК) С. F.ro удель-

11,1; 1,4 М>И4-4.,; О; 11) О I ИЗЛ С! I ПС 1144 КО Л11 ;11 II oil I СМ! I СО Л iV р С (25 :гЗ)Х

у. И) Ч)-! л, В:),-.лчиюе сипроипс.спич разрыву цроволочных образцов не менее -jao .НИ:!, о л юса !e:i!>uoo уд.1;нсниг Л! расчетной длине образ-

ца I:.ч. - со.

Силаны 1! ;

npo!;o;i. ;

cn.ia.i 1 44. л, 0,0 ip, л,С до4 .;;:. :4 ,

при .ii i. 44 :44.

Л 10 См . -4 i 2,10 ..Ul;i, СП, 44 , la менее 15 ii Г,пл-Л!Ы КП ;! те.чыпчх iDoic) io co.up..::!! 1 4,5 ~ !, дит 4,5...5,.. ) о

1,1 ,дтл 113гого!!.1е

1 ,М4,Ь, , ,111,4

0,4! ..О , Г

пя м.дтлнительиых . HTs ю 300 С. . 0,1) о нрнмесей, 0,( 3-Л),1о .Мп, 1-4,;р;!С 4,10 мВ с л< I р1С();1рог:11!ле!1Ие 1 !.\ (210 ± 30) X

,4.1141 ..\Т не .менее I, О! ничн : ,-.1 ь4(4; уд.пшепне первого

.1111 рн .. Угл Oil . 414J р.;

1,1.1

:,40.

.;0..,25 и. Н,.\1 прел,11;1 ni:i):4

44)0 \р0М 4 4.

::! ! :Г1 1 со 11.4:. 4 .

.I, (1 Гч) С041 4.м , 4,iji4 144! loo О

, .HioH-M :- f4!:.

.Г ::- 15) l4

ЛЧ 111104 сошники

. lie менее .;50 ,! тч ото J0 о.

к:!Р (мчоки .\К I и iH.M.u! лре : 1Ч114;ечь: .ьтя уд.ти!!н-4 п.олнн,!..;-!; 441 icpMoidp. ПР 10 0. Снлаь КПР ,Si, 1,0 ij нрнле-ii, 0414,:!4i ч Со; в ciHiaii КП вхо-- Сп, i,l,..!,1 -d - -пт, 1,0ii л плесе! !, ослгплюе Си. Cianjiap тные уд шин i Чп.нчк 1ГЧ)4о.та на основе cirncioii КИ п КПР прн 100С обеспечнв.нот допускаемое отг юнснич ± 0,04 мВ iipi! тюминаль-novi ! : !::i!i гсрмоЭДС 0,00 мВ. n<v:ci) ib;-:v ул.иипгс.ьиые провода из сплаяог. К1! л КП! рчбчлноч в р.\.-.,-:. пол:4:,тр.;Д110п компенсации, то с их 110Л)4!, ) \; .i:iio .vyMnься .j.iie r4,ic;ii:o,H точности. Так. специально рнчр, С.ч.нн. ! i2i)o \Д.1П11Н1.;11,1144. инч!;.).;:! : 4n;,ii iнрую; средпеквадра-тлнюг чгк.ч.. енн тер.моЭДС -± 10 м:В днапалоне 0...80С, что в три раза мепьне, -icM ,для широко !1спользуем4!х в промышленности удли-ни!елтз1гых 1!рс)водов медь - сп.шв ТП, работающих !ia прп!1ципе суммарной компенсации.

Сплавы марок МН-0,3; МН-1,2; ,H-2,4 в сочетании с проволокой !13 м.еди ,\U !тспользуют при изготовчепип удлини тельных проводов для термопар из тугоплавких металлов н сп.чапов. ТермоЭДС этих сплавов в паре с мед1ло М4;пкп Ml при 100 °С равна, мВ: .МН-0,3 (для термопары ВМ) 0,37...0,34; .\ш-1,2 (для термопары BP 10,20) 0,95..,0,99; МН-2,4 (для термопары BP 5;20) 1,37 .1,43,

Стандартные удЛ1шителы1ые провода маркируют. При включении этих проводов в цепь преобразов;1тсля необходимо соблюдать полярность, иначе при измерениях возникает погрешность, равная удвоенной величи-