Металлические материалы для приборов измерения температуры, основанных на тепловом расширении веществ.

К приборам для измерения температуры, основанные на тепловом расширении веществ относятся жидкостно-стеклянные термометры и манометрические термометры.

Жидкостно-стеклянные термометры отличаются дешевизной и простотой. Рабочее тело термометра желательно должно обладать большим и постоянным коэффициентом объёмного термического расширения, не смачивать стекло и оставаться жидким в широком температурном интервале. Наибольшее применение нашла ртуть, хотя она имеет сравнительно небольшой температурный коэффициент объёмного расширения: α_0-100 = 0,00018 град^-1. Она может быть получена в химически чистом виде и остаётся жидкой при температурах от -38 до 357 ^оС. Шкала ртутно-стеклянных термометров при температуре до 200 ^оС почти линейна.

Для измерения отрицательных температур ниже -38,9 ^оС в качестве термометрических жидкостей применяют ртутно-таллиевую амальгаму (8,34% таллия) с температурой затвердевания -59^оС и органические жидкости – этиловый спирт (-100 ^оС), толуол (-90 ^оС), петролейный эфир (-130 ^оС), пентан (-190 ^оС).

Контактные материалы

Надёжность электрических контактов - основная забота специалистов, работающих в области электротехники, и главным образом, - из-за их ненадёжности. Причина частых отказов электрических контактов лежит в поверхностных свойствах контактов. При соприкосновении двух металлов возникает электрическое сопротивление, называемое переходным сопротивлением контакта. Это связано с тем, что никакую металлическую поверхность нельзя выполнить совершенно гладкой. Поэтому кажущаяся площадь контакта не соответствует фактической площади, которая существенно меньше – ведь соприкасаться друг с другом могут только самые большие выступы. Следовательно, ток может протекать только через малые участки фактического контакта. Размеры этих площадок нельзя определить, так как они случайны и, кроме того, зависят от существенно изменить усилия, с которым сжимаются контакты – чем больше усилие, тем больше размеры площадок фактического контакта. Химическое изменение поверхности контактов могут значительно увеличить переходное электрическое сопротивление.

В зависимости от назначения контакты подразделяются на слабо-, средне- и сильнонагруженные, постоянные, скользящие и разрывные. Для работы в контактах выбирают материалы, соответствующие режиму работы. Как правило, материалы контактной пары различаются. К контактным материалам предъявляются следующие требования: коррозионная стойкость, малое значение эрозии, износостойкость, отсутствие свариваемости, дугостойкость, высокая твёрдость, большой коэффициент теплопроводности, высокая удельная электрическая проводимость. Обычно используют металлы и сплавы с высокой температурой плавления – Pt, Pd, Ag, Au, Cu и её сплавы, например, бронзы, сплавы типа Cu – Cr, Cu – Ag – Cd, Ag – Cu, Ag – Pd, Au – Ni, Au – Ag – Pt, Pt – Ni, Pt – W, Pt – Ir, Pt – Rh и другие, металлокерамические композиции. Неправильный выбор контактных материалов приводит с течением времени к изменению величины контактного сопротивления и контактной ёмкости.

Для разрывных контактов, работающих для размыкания цепей при больших силах тока и высоких напряжениях, кроме тугоплавких металлов и сплавов используют материал системы Ag – CdO при содержании оксида кадмия 12 – 20 %.

Для скользящих контактов применяют холоднотянутую (твёрдую) медь, бериллиевую бронзу, а также материалы системы Ag – CdO, медь – графит (3-5-%), графит, пропитанный легкоплавкими металлами (Pb, Sn) или воскообразными веществами.

Припои.

Припои представляют собой специальные сплавы, применяемые при пайке. Пайку проводят с целью создания механически прочного шва или с целью получения постоянного электрического контакта с малым переходным сопротивлением. Припой расплавляется, смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми металлами. Припой диффундирует в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Припои подразделяются на мягкие и твёрдые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 400 ^оС, к твёрдым – с Т_пл выше 500 ^оС.

Мягкие припои – в основном оловянно-свинцовые (ПОС) с содержанием олова от 18 до 90%. Они используются для пайки меди и её сплавов, серебра, оцинкованного железа.

Твёрдые припои – медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр). Они используются для пайки меди и её сплавов, а также (ПСр) серебра, платины, вольфрама, стали.

Металлические материалы с особыми свойствами.

Некоторые металлические материалы могут проявлять эффект памяти формы, обладать магнитокалорическими и барикалоическими свойствами, т.е. охлаждаться под действием магнитного поля или при изменении давления. Так, недавно появилось сообщение о создании сплава на основе Ni – Mn – In , обладающего эффектом памяти формы и одновременно гигантским магнито- и барикалорическим эффектами. Температурные эффекты возникают при мгновенной перестройке кристаллической решётки в новую конфигурацию, причём изменения магнитного поля или давления могут быть совсем небольшими. Такой материал может служить рабочим телом в холодильниках вместо фреона.