Космонавтика  Электроизоляционные конструкции и изоляторы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 [ 122 ] 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171

го сопротивления от температуры. Температурный коэффициент удельного сопротивления у сплава по абсолютной величине может быть 2-10-°С- и даже меньше. Константан сочетает высокую механическую прочность с пластичностью, что позволяет получать из него тончайшую проволоку, фольгу, ленты, полосы. По иагревостойкости константан превосходит манганин, и это дает возможность применять его в реостатах и нагревательных элементах, работающих при температуре до 500°С, однако широкое применение кон-стантана для таких целей ограничено большим содержанием в составе сплава дорогого и дефицитного, никеля. Некоторые свойства константана приведены в табл. 12-20. Существенно отличает константан от манганина высокое значение удельной термо-ЭДС в паре с медью, что ие позволяет применять константан в высокоточных электроизмерительных системах и приборах. Благодаря значительной термо-ЭДС в паре с медью и железом константан нашел применение для изготовления термопар. Термопары медь - константам используются для измерения температур до 300-350°С, а железо- константан - до 600°С (при кратковременном нагреве до 800°С).

В соответствии с ГОСТ 5307-77 выпускается проволока константановая неизолированная круглого сечения, применяемая для электротехнических целей и предназначенная для работы при температуре не выше 500°С. Проволоку диаметром от 0,02 до 5,00 мм изготовляют из константана марки МНМц40-1,5. По состоянию металла прово-тока должна быть: диаметром 0,09 мм и менее - твердой, диаметром свыше 0,09 мм - твердой или мягкой. Электрическое сопротивление 1 м константановой проволоки различных диаметров приведено-в табл. 12-23. Некоторые свойства проволоки и других полуфабрикатов, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 12-24. После иа-гревания константановой проволоки до 900°С в течение 2-3 с на ее поверхности образуется пленка окислов, обладающая электроизоляционными свойствами. Проволоку с такой изоляцией можно навивать плотно виток к витку, если напряжение между соседними витками не превышает 1 В.

Для изготовления реостатов, контактных пружин и других электротехнических целей находит применение медно-никелевый сплав нейзильбер марки МНЦ15-20, химический состав которого в соответствии с ГОСТ 492-73 приведен в табл. 12-19. Благодаря значительному содержанию цинка нейзильбер дешевл- константана, но существенно уступает ему в свойствах - имеет меньшее удельное электрическое сопротивление и больший температурный коэффициент удельного сопротивления. Допустимая рабочая температура нейзильбера 200-250°С, так как при более высоких температурах вследствие диффузии цинка к границам зерен сплава изделие стано-24*

вится хрупким. Свойства нейзильбера приведены в табл. 12-20. Нейзильбер, внешне напоминающий серебро (чем и объясняется его название), отличается высокой механической прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. После холодной деформации сплав приобретает достаточную упругость. Свойства проволоки и прутков из нейзильбера, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 12-24. В соответствии с ТУ 48-08-428-71 из нейзильбера производятся ленты твердые, повышенной точности, толщиной 0,13 мм для изготовления контактных пружин.

12-8. ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ ВЫСОКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Жаростойкие сплавы высокого сопротивления применяются для изготовления электронагревательных элементов, длительно работающих в воздушной среде при температурах 1000°С и выше, а также проволочных или ленточных резисторов. Помимо высокого удельного электрического сопротивления и его малого температурного коэффициента эти материалы должны отличаться высокой жаростойкостью - способностью противостоять химическому разрушению поверхности под воздействием воздуха или иных газообразных сред при высоких температурах. Они должны иметь удовлетворительные технологические свойства, позволяющие получать проволоку, ленты, прутки и другие полуфабрикаты, обладать свариваемостью, а также иметь достаточную жаропрочность - способность выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций, не разрушаясь при высоких температурах. Желательно, чтобы сплавы, предназначенные для изготовления изделий массового производства, были дешевыми и не содержали дефицитных компонентов.

Жаростойкость сплава обеспечивается устойчивостью в широком диапазоне температур образующихся на поверхности окислов и других продуктов газовой коррозии, а также плотностью пленки окислов, защищающей внутренние слои материала от дальнейшего окисления. Сплошной оксидный слой будет образовываться в том случае, если объем окисла будет превосходить объем вошедшего в состав окисла металла. Через окисную пленку не должна происходить диффузия кислорода, а также диффузия металла в пленку, что равносильно безостановочному окислению глубинных слоев сплава. Металлами, окислы которых обладают такими свойствами, являются никель, хром и алюминий. Поэтому они входят в состав распространенных хромоникелевых и хромоалюминиевых жаростойких сплавов высокого сопротивления. Марки и химический состав жаростойких и жаропрочных сплавов высокого сопротивления, выпускаемых промышленностью, приведены в табл.



Таблица 12-25

Марки и химический состав жаростойких и жаропрочных сплавов высокого сопротивления

Химический состав, %

ГОСТ

Марка спл ава

(-1,

я га

Прочие

не более

не более

12766.1-77-

Х13Ю4

0,15

s1,0

12,0-15,0

0,6

3,5-5,5

Ост.

0,025

0,035

12766-4-77

Х23Ю5

0,06

- 0,7

21,5-24,5

0,6

4,5-5,5

0,020

0,026

и 10994-79

Х23Ю5Т

0,06

<0,6

21,5-23,5

0,6

4,6-5,3

0,015

0,020

Х27Ю5Т

0,05

. 0,6

26,0-28,0

0,6

6,0-5,8

0,015

0,020

Х25Н20

0,15

. 1,0

,24,0-27,0

17,0-20,0

0,020

0,030

XI5H60

0,15

0,4-1,5

15,0-18,0

55,0-61,0

0,2

0,020

0,030

Х15Н60-Н

0,10

1,0-1,5

15,0-18,0

55,0-61,0

0,2

0,020

0,030

Х20Н80

0,15

0,4-1,5

20,0-23,0

Ост.

0,2

1,5

0,020

0,030

Х20Н80-Н

0,10

1,0-1,5

20,0-23,0

0,2

1,2

0,020

0,030

5632-72

ХН60Ю

0,10

<0,8

16,0-18,0

55,0-58,0

2,6-3,6

Ост.

0,020

0,020

Барий >0,10;

церий >0,03

ХН70Ю

0,10

0,8

26,0-29,0

Ост.

2,8-3,5

1,0

0,012

0,015

Барий >1,10;

церий >0,03

ХН77ТЮР

0,07

0,6

19,0-22,0

0,6-1,0

4,0

0,007

0,015

Титан 2,4-2,8;

бор>0,01;

церий>0,02

Таблица 12-26

Основные свойства и области применения жаростойких сплавов высокого сопротивления

Марка сплава

Рабочая температура нагревательного элемента

Характеристика окалино-

Преимущественные области применения

&Э а я

С й о я

стойкости и жаропрочности

Х13Ю4

1000

Окалиностойки в окислительной атмосфере и в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения; склонны к провисанию при высоких температурах

Проволока и лента для реостатов, нагревательных элементов, бытовых приборов и аппаратов

Х23Ю5Т

1200

1175

Проволока и лента для промышленных и лабораторных печей, бытовых приборов н аппаратов, реостатов и др.

Х27Ю5Т

1300

1250

Проволока и лента для высокотемпературных промышленных и лабораторных печей

Х25Н20

1000

Проволока для промышленных и бытовых печей, бытовых приборов

Х15Н60

1000

Окалиностойки в окислительной атмосфере, водороде, вакууме; неустойчивы в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения; более жаропрочны, чем хро-моалюминиевые сплавы

Проволока и лента для промышленных электрических аппаратов теплового действия, реостатов и бытовых приборов

Х15Н60-Н

1100

1050

Проволока и лента для промышленных и лабораторных печей, электрических аппаратов теплового действия и бытовых приборов

Х20Н80

1100

1050

Проволока и лента для промышленных электрических аппаратов теплового действия, реостатов, резисторов, микропроводов и бытовых приборов

Х20Н80-Н

1200

1160

Проволока и лента для промышленных и лабораторных печей, электрических аппаратов теплового действия и бытовых приборов



Марка сплава

Удельное сопротивление при 20С, мкОм-м

Рабочая температура, °С

Окружающая среда

ХН60Ю ХН/ОЮ

1,209 1,338

1100-1200 1100-1200

Воздух, вакуум, защитные среды в отсутствие сернистых соединений

Вакуум, защитные среды в отсутствие сернистых соединений

ХН77ТЮР

1,270

1000-1100

Таблица 12-28

Физические свойства жаростойких сплавов с высоким электрическим сопротивлением

Параметр

Х13Ю4

Х15Ю5

Х23Ю5

Х23Ю5Т

Х27Ю5Т

Х15Н60, Х15Н60-Н

Х20Н80, Х20Н80-Н

ХН70Ю

Плотность, кг/м

7300

7280

7250

7210

7190

8200

8400

7900

Температура плавления, С

1500

1500

1500

1500

1500

1390

1400

1390

Структура

Ферритная

Аустеннтная Немагнитные

Магнитность

Магнитные

Число Бринелля

140-200

150-200

180-250

200-250

200-250

140-150

140-150

ТК линейного расши-

рения, 10 °С , в ин-

тервале 20-1000° С

16,8

Теплопроводность,

16,8

16,8

16,8

16,8

12,6

16,8

12,6

Вт/(м-°С)

Теплоемкость,

0,462

0,462

0,462

0,462

0,462

0,462

0,504

0,462

10- Дж/(кг-°С)

Таблица 12-29 Удельное сопротивление жаростойких сплавов

Марка

Удельное сопротивление при 20°С,

мкОм-м

Х13Ю4

1,18-1,34

Х15Ю5

1,24-1,34

Х23Ю5

1,30-1,40

Х23Ю5Т

1,34-1,45

Х27Ю5Т

1,37-1,47

Х25Н20

0,83-0,96

Х15Н60, Х15Н60-Н

1,06-1,17

Х20Н80, Х20Н80-Н

1,04-1,17

ХН70Ю

1,25-1,35

Таблица 12-30

Температурный коэффициент удельного сопротивления некоторых жаростойких сплавов, °С- (ГОСТ 12766.1-77)

Марка сплава

Интервал температур

от-60 до +20°С

от -Ь20 до бО-С

от 60 до ЮОС

Х23Ю5

1.4-10-5

1,3-10-5

2,0-10-6

Х15Н60

1,4-10-4

1,5-10-4

1,6.10-4

Х20Н80

1.0-10-4

0.9-10-4

0,9.10-4

12-25. Для обозначения марок сплавов применяются композиции из букв и чисел. Буквы означают названия наиболее характерных элементов, входящих в состав сплава (Н - никель, X - хром, Ю - алюминий, Т - титан и т. п.), а число после буквы - примерное содержание данного компонента в процентах по массе. Дополнительные цифры и буквы в начале или конце марки

Таблица 12-31

Механические свойства жаростойких и жаропрочных сплавов при кратковременных испытаниях иа разрыв

Марка

о В га сх

сплава

га о о. .

й-5я

§1

£с

1540

Х23Ю5,

Х23Ю5Т

1000

1200

-

Х27Ю5Т

600 800

375 87

33 76

72 97

1000

1200

Х15Н60,

Х15Н60-Н

1000

1100

34

1200



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 [ 122 ] 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171