用于制作热电偶测温元件的材料。主要为金属材料,也有非金属材料,如石墨。1821年,塞贝克(T.J.Seebeck)发现:两种不同导体端点相接,并使两端结点处在不同的温度中,则在两导体组成的电路中产生电动势。热电偶是应用这种热电效应原理制成的测量温度的元件,热电偶测温装置示意见图1。(Pt-10Rh)/ Pt(含铑为10%的铂合金与铂组成的热电偶)热电偶在1885年Shou先研制成功,1890年前后获得实际应用。Fe/(Cu-43Ni)热电偶于1910年开始使用,(Ni-10Cr)/(Ni-3Mn-2Al-1Si) 热电偶在Di一次世界大战期间获得工业应用。
金属的热电性同化学成分和组织结构有关。热电偶材料通常要求化学成分均匀(包括不同批号生产的材料之间以及单根丝沿长度方向的均匀性),使用过程中性能稳定并不受环境污染,使用温度范围较宽,高温强度良好,容易加工成型,价格便宜等。
广泛使用的热电偶有铂铑/铂热电偶,镍铬/镍硅(铝)热电偶,镍铬/康铜热电偶,铁/康铜热电偶和铜/康铜热电偶等。这些品种具有优异的综合性能,已被中国和其他国家列为标准热电偶产品,其电动势-温度曲线见图2。表中列出常用热电偶中,镍铬/康铜热电偶具有Zui高的热电势,0℃时热电势率为58.5μV/K,400~600℃时,热电势率增到81.0μV/K,耐热和耐蚀性也较铁/康铜优良,而且价格低廉,这种材料适宜于在低温和中温下使用。某些国家用它取代铁/康铜热电偶和铜/康铜热电偶,作为标准热电偶。1953年研制成 (Pt-30Rh)/(Pt-6Rh)双铂铑热电偶,60年代把它列为标准热电偶。这种热电偶的使用温度很高,长期使用温度上限为1600℃,短时使用可达1800℃。与铂铑/铂热电偶比较,稳定性改善,强度增加。
除了上述标准热电偶,还发展出特殊条件下使用的非标准热电偶。钨铼热电偶是60年代发展起来的一种高温热电偶,有W/(W-26Re),(W-3Re)/(W-25Re),(W-5Re)/(W-26Re)和(W-5Re)/(W-20Re)等。长期使用温度为2000~2400℃,短期使用Zui高可达3000℃。在低温热电偶中,(Au-2.1Co)/Cu热电偶,在10K以上的热电势率大于10μV/K;金中含有微量(约0.07原子百分比)铁的合金与镍铬合金组成的热电偶,在液氦温度(4K)的热电势率大于10μV/K,都是较好的。 (Pt-0.1Mo)/(Pt-5Mo)、(Pt-1Mo)/(Pt-5Mo)以及用钨和0.5~1 (原子百分比)锇的合金与钨和铼的合金组成热电偶等可在核辐照条件下使用。除金属材料外,石墨和难熔化合物等非金属材料也可作为高温热电偶。此类材料的优点是熔点高,高温性能稳定,热电势和热电势率高等;缺点是材料脆,石墨易于吸潮而改变热电性,重复性差,还处于研究发展之中。这类热电偶有碳/石墨,石墨/碳化物,碳化物/碳化物等。