Проводниковые материалы Электропроводность полупроводников

Сплавы для термопар

Для изготовления термопар применяют следующие сплавы:

копель - медно-никелевый сплав, содержащий 56% меди и 44% никеля;

алюмель - сплав никеля с алюминием, магнием и кремнием, содержащий 95% никеля;

хромель - никель-хромовый сплав, содержащий 90% никеля и 10% хрома;

платинородий - сплав содержит 90% платины и 10% родия.

В промышленности и в лабораторной практике применяют следующие термопары:

платинородий-платина, которая позволяет измерять температуры до 1600 0С;

хромель-алюмель, которая работает вплоть до температур 900-1000 0С;

хромель-копель - предельная рабочая температура 600 0С.

Кроме указанных термопар широко применяются медь-константановые и медь-копелевые термопары, позволяющие измерять сравнительно низкие температуры, до 350 0С.

Наибольшую термоЭДС при данной разности температур развивает термопара хромель-копель.

Металлы различного назначения

Вольфрам - серебристо-серый, тяжелый металл слоистой структуры имеет самую высокую температуру плавления из всех известных металлов, 3390-3430 0С. Вследствие своей чрезвычайно высокой тугоплавкости производится только методами порошковой металлургии.

Из природных вольфрамсодержащих руд, шеелита - CaWO4 или вольфрамита - FeMnWO4, путем сложной химической переработки получают вольфрамовый ангидрид - WO3, который при температуре 900 0С восстанавливается водородом до металлического вольфрама в виде мелкодисперсного порошка. Вольфрамовый порошок при давлении 2000 атмосфер прессуется в стержни (штабики), которые спекаются в атмосфере водорода при температуре 1250 0С. Окончательное спекание производят нагреванием стержней до температур близких к температуре плавления, путем пропускания через стержни тока силой в несколько тысяч ампер. После спекания вольфрамовый штабик становится твердым, но очень хрупким, поэтому он подвергается ковке в горячем состоянии на специальных ковочных машинах, при этом штабик уменьшается в диаметре, а вольфрам приобретает столь характерную для него волокнистую структуру.

Промышленностью выпускается в виде проволоки, ленты и листа. Вольфрамовые ленты и нити могут быть весьма тонкими: проволока волочится до диаметра 0,005 мм, а лента прокатывается до толщины 0,025 мм. Из-за своей специфической структуры, вольфрам не обладает достаточными гибкостью и пластичностью, свойственными другим металлам, а после нагрева до высокой температуры он становится твердым и хрупким, в противоположность большинству других металлов, которые после такой обработки становятся пластичными. Хрупкость вольфрама обусловлена рекристаллизацией, которая наступает при температуре около 1000 0С, поэтому при обработке вольфрам нельзя нагревать выше этой температуры. Интересной особенностью вольфрама, связанной с его волокнисто-слоистой структурой, является зависимость удельного электрического сопротивления от степени деформации. Оно возрастает с увеличением степени деформации, а следовательно, с уменьшением диаметра проволоки. Благодаря чрезвычайно высокой термостойкости, применяется вольфрам в устройствах, которые работают при высоких температурах, например, в электровакуумной промышленности для изготовления нитей ламп накаливания, катодов некоторых электровакуумных приборов, где рабочие температуры могут быть свыше 2000 0С. Некоторые электрофизические свойства вольфрама приведены в таблице 5.6.

Таблица 5.6

Некоторые эксплуатационные свойства вольфрама

Плотность, г/см 3

19,3

Удельное сопротивление, мкОм .м

0,055

Температурный коэффициент сопротивления, 0С -1

0,0046

Относительное удлинение (проволока диаметром 0,1-1,0 мм), %

1

Широкое использование вольфрама в электровакуумной промышленности, наряду с его высокими электрофизическими параметрами, обусловлено способностью вольфрама выдерживать различного рода химические и физические методы обработки, которыми насыщена электровакуумная технология. Важнейшие технохимические свойства вольфрама приведены в таблице 5.7.

Технохимические свойства чистого вольфрама

С воздухом или кислородом при комнатной температуре не реагирует.

На воздухе при температуре 400-500 0С начало окисления.

На воздухе при температуре выше 500 0С быстрое окисление.

В парах воды при температуре выше 500 0С быстрое окисление.

С соляной или серной кислотами холодными, разбавленными, или концентрированными практически не реагирует.

В соляной или серной кислотах теплых, разбавленных или концентрированных заметное травление.

С плавиковой кислотой холодной или теплой, разбавленной или концентрированной не реагирует.

В смеси плавиковой и азотной кислот (50:50 по объему), горячей быстро растворяется.

С холодными растворами гидрооксидов натрия или калия практически не реагирует.

В расплавленных гидрооксиде калия или карбонате натрия с доступом воздуха медленное окисление.

В расплавленных  гидрооксиде калия или карбонате натрия в присутствии нитрата калия или хлората калия, или нитрита калия, или двуокиси свинца быстрое растворение.

В расплавленной  смеси нитрита натрия и нитрата натрия при температуре 340 0С быстрое травление.

В  кипящем 20% растворе гидрооксида натрия за 15 минут процесс очистки.

В  растворе 5 частей азотной кислоты, 3 частей серной кислоты и 2 частей воды (по объему) очистка с последующим травлением хромовой кислотой и промывкой водой (для впаев в стекло).

С углеродом или углеводородами: частичное образование карбида до температуры 1200 0С.

С углеродом или углеводородами: полное образование карбида при температуре 1400-1600 0С.

В окиси углерода стабилен до температуры 1400 0С.

В двуокиси углерода: окисляется при температуре выше 1200 0С.

С водородом: не реагирует, очень слабая адсорбция при температуре ниже 1200 0С.

В азоте: стабилен до температуры 2000 0С, образует нитриды при температуре 2300 0С.

С ртутью: не реагирует.

В качестве анода  в разбавленном растворе нитрита натрия (8N): быстрое травление.

В качестве анода в растворе, содержащем 1000 граммов воды, 250 граммов гидрооксида калия и 0,25 грамма сульфата или хлорида меди: равномерное травление.

В кипящем  3% растворе перекиси водорода: медленное травление.

В растворе, содержащем 305 граммов желтой кровяной соли, 44,5 грамма гидрооксида натрия и 1000 мл воды: наиболее быстрое травление.


Магнитные цепи