[发明专利]一种新型铂基高温电阻应变合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型铂基高温电阻应变合金及其制备方法，该合金的化学成分质量百分比为15～40Rh，4～10Mo，2～8Re，0.5～3Cr，余量为Pt。合金中还可加入0～2M(M＝Ni、Zr、Y、Sc中至少一种)。采用高频感应炼炉制备成合金铸锭，高温锻造开坯、稳定化热处理等工序制备成品。该合金材料具有高的抗拉强度和电阻率、低的电阻温度系数、优良的高温力学性能和抗氧化能力，在0～1050℃温度范围内电阻‑温度特性呈线性，可广泛应用于航天、航空、重型机械、石油化工、和核工业等领域热端部件的1000℃以上应力应变测试，确保运行系统安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种新型的铂铑钼铼铬高温电阻应变合金及其制备方法，属于金属材料领域。

技术背景

利用金属变形与其电阻变化之间的关系，将金属丝或箔材按一定电阻值做成电阻应变计，通过将非电量转变为电量以便于测量和控制应力分布，这是研究复杂应力场中工程构件受力情况的重要手段。在航天航空、重型机械、石油化工、和核工业等工业领域，应变计有广泛应用，特别对于宇宙飞船、原子反应堆、航天飞机、高速旋转的涡轮发动机叶片、转舵装置和喷嘴等热应力构件的高温应力应变的测量，需要发展在700～1200℃应用的电阻应变计。

电阻应变计的核心是电阻应变合金材料，它的性能好坏直接影响应变计的测量精度和使用条件。理想的高温电阻应变材料应满足如下主要条件：高的抗氧化和腐蚀性能、较高的电阻率(一般要求高于50μΩ·cm)、较低的电阻温度系数、在工作温度范围内其电阻—温度特性应保持线性和良好的可重现性、高的应变灵敏度、高的高温抗拉强度及抗疲劳强度、可加工性等。

贵金属及其合金具有稳定的物理性能、高的抗氧化性和耐蚀性，是高温电阻应变材料的理想材料。R.Bertodo(Platinum Metals Rev.,1964,8(4),128-130)系统研究、对比54种贵金属合金，认为Pt-W合金是一种满意的高温电阻应变材料，随着W含量的增加，合金的强度提高，电阻温度系数降低，但若W含量太大，合金的高温抗氧化性能降低，W含量应控制在8～9.5％最为合适，在700℃以下Pt-(8.0～9.5)W是很好的电阻应变材料。但在700℃以上时由于W的剧烈氧化和蒸发，应变计的零漂太大而无法使用。Guo Jinxing et al(Platinum Metah Rev.,1997,41(1),24-32)在Pt-(8.0～9.5)W合金基础上，添加Re、Ni、Cr和Y，用于提高Pt-W合金的高温强度、高温抗氧化性等，发明了Pt-W-Re-Ni-Cr(Y)合金，已用于900℃以下的静态应变、1000℃的动态应变测试。

另外其它重要的贵金属高温电阻应变合金材料的研究和应用还有：美国宇航局刘易斯研究中心(NASA LewisResearch Center)从1985年开始对Pd-Cr合金进行研究，通过对34种Pd-Cr合金的研究，选定Pd-13Cr(wt.％)综合性能最好，并由昆明贵金属研究所提供Pd-13Cr合金细丝，美国宇航局利用表面喷涂技术制备出了800℃静态应变测试的Pd-13Cr薄膜型电阻应变计。AuPdCrPtFeAlY具有很低的电阻温度系数、高的电阻率、好的高温抗氧化性能，也能满足800℃的静态应变测试。

国内外现有的贵金属电阻应变合金当温度高于1000℃以上时，材料氧化挥发严重、电阻率和力学性能急剧降低，合金稳定性变差，不能满足1000℃以上静态电阻应变计对应变材料的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种1000℃以上使用的铂铑钼铼铬电阻应变合金材料，该合金具有高的抗拉强度和电阻率，低的电阻温度系数，在0～1050℃温度范围内电阻-温度特性保持线性，具有优良的高温力学性能和抗氧化能力，可以满足1050℃静态应变测量，1100℃动态应变测试的要求。其特征是合金成分为15～40Rh，4～10Mo，2～8Re，0.5～3Cr，余量为Pt。在所说的合金中还可加入0～2M(M＝Ni、Zr、Y至少一种)。