微型Ga-In-Sn共晶点的相变特性及应用研究
温度计量是实现单位统一和量值传递准确可靠的活动。特殊领域现场极端恶劣环境包括高温、高压、振动及强电磁场等会使得来自于冗长传递链的温度计量基准量值失效。当前，基准固定点传递技术应用于工业现场实际测温领域是适应温度量值扁平化的国际发展趋势。 本课题来源于国家863计划“高精度空间红外辐射基准源研制”。以Ga-In-Sn （镓、铟、锡）三元合金为研究对象，通过对合金熔化、凝固过程相变特性进行复现以及过冷度的研究，致力于发展可用于现场或者在线温度计量校准的微型Ga-In-Sn固定点复现装置；通过测量不同配比合金的粘度特性，分析研究其在替代水银体温计方面的可行性。主要内容包括：研制可用于现场的微型Ga-In-Sn固定点容器，开展不同配比下亚共晶、过共晶相变机理研究；开展微型Ga-In-Sn固定点装置复现性研究；开展凝固速率、熔化温度等对其相变温度和过冷度影响的研究；开展不同配比下共晶材料流动特性的研究等。 研究结果表明：三种配比的共晶点温坪可持续1.2h~2h ，复现性优于0.0045℃，复现不确定度0.0093℃（k=2）。针对工业现场复现易操作的需求，共晶点的冻制过程中需确保较小的过冷特性。在共晶点中镓金属所占的比例居多，因此共晶点的过冷度主要由镓金属过冷特性决定，通过实验研究发现影响共晶点过冷度的主要因素为：共晶点的降温速率、共晶点融化后的保温时长、共晶点融化后的保温温度。在恒温槽中分别从-20℃以及-10℃降温时过冷冷度差值达11.6%；而在160℃和45℃分别熔化共晶点过冷度差值达到42.3%；在一定范围内保温时长对共晶点过冷度影响不大。通过对三元Ga-In-Sn及四元合金Ga-In-Sn-Zn的粘度测量并与早期数据及汞的粘度进行比较，合金的粘度比汞的粘度高出20%，不宜直接用作汞的替代物。但考虑到杂质的影响,可以通过添加其它金属改善合金的流动特性，以获得与汞相近的粘度数据。实验所得结果将为体温计的研究提供基础数据支撑。
温度计量;国际90温标;三元合金;微型共晶点
中国计量大学
硕士
仪器仪表工程
蔡晋辉;孙建平
2018
中文
TB942
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）