CC BY
0
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Экспериментальное определение абсолютного коэффициента термоэлектрических свойств конструкционных сплавов и чистых металлов / А. Л. Гончаров, И.С. Чулков, Х.М. Козырев, А.В. Нехорошев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение. Материаловедение. - 2024. - Т. 26, № 1. -С. 5-12. DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.01
Please cite this article in English as (Perm Polytech Style):
Goncharov A.L., Chulkov I.S., Kozyrev Kh.M., Nekhoroshev A.V. Experimental determination of the absolute coefficient of thermal EMF of structural alloys and pure metals. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2024, vol. 26, no. 1, pp. 5-12. DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.01
ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение
Т. 26, № 1, 2024 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science
http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/
Научная статья
DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.01 УДК 537.32, 621.791.722
А.Л. Гончаров, И.С. Чулков, Х.М. Козырев, А.В. Нехорошев
Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Российская Федерация
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ СПЛАВОВ
И ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ
Исследованы термоэлектрические свойства (термоЭДС) конструкционных сплавов и чистых металлов. Актуальность работы вызвана необходимостью знания термоэлектрических свойств конструкционных материалов, например, при разработке технологий электронно-лучевой сварки разнородных материалов большой толщины. Разница в термоэлектрических свойствах материалов оказывает решающее влияние на отклонение электронного пучка при сварке двух материалов разного легирования или сплавов на различной основе. Для расчетов возможного отклонения пучка необходима информация о температурных зависимостях абсолютного коэффициента термо-ЭДС-материалов.
Измерения проводили интегральным методом на термопарах, одно плечо которых изготавливали из исследуемого материала, а другое из материала сравнения. В качестве материала сравнения использовали хромель марки НХ9,5.
Представлены результаты измерения относительной термоЭДС чистых металлов (Ni, Ta, Nb), легированных сталей, сплавов на основе титана и никеля в диапазоне температур до 1000 °С. Описана методика математической обработки экспериментальных данных и приведены температурные зависимости абсолютного коэффициента термоЭДС для указанных материалов.
Для чистых металлов проведено сравнение полученных результатов со справочными данными, которое показало достаточно хорошее совпадение, относительное расхождение значений не превышало 8 %.
Установлено, что характер температурной зависимости коэффициента термоЭДС для материалов, испытывающих фазовые превращения, может быть не монотонным, в некоторых случаях экстремумы на этих зависимостях могут объясняться протеканием фазовых превращений 1-го или 2-го рода. Например, показано, что максимум коэффициента термоЭДС у никеля наблюдается в области температур магнитного превращения.
Полученные результаты могут быть использованы для описания свойств материалов при численном математическом моделировании термоэлектрических явлений при электронно-лучевой сварке разнородных материалов большой толщины.
Ключевые слова: электронный луч, электронно-лучевая сварка (ЭЛС), ЭЛС разнородных материалов, термоЭДС, абсолютный коэффициент термоЭДС, отклонение электронного луча, фазовые превращения, конструкционные материалы, термоэлектрические свойства, свойства материалов.
A.L. Goncharov, I.S. Chulkov, Kh. M. Kozyrev, A.V. Nekhoroshev
National Research University «MPEI», Moscow, Russian federation
EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE ABSOLUTE COEFFICIENT OF THERMAL EMF OF STRUCTURAL ALLOYS AND PURE METALS
The article is devoted to the study of thermoelectric properties of structural alloys and pure metals. The relevance of the work is caused by the need to know the thermoelectric properties of structural materials, for example, when developing technologies for electron beam welding of heterogeneous materials of large thickness. The difference in the thermoelectric properties of materials has a decisive effect on the deflection of the electron beam when welding two materials of different alloying or alloys on different bases. To calculate the possible beam deflection, information is needed on the temperature dependences of the absolute coefficient of thermal EMF of materials.
Measurements were carried out by the integral method on thermocouples, one arm of which was made from the material under study, and the other from the comparison material. Chromel of the NH9.5 brand was used as a comparison material.
The paper presents the results of measuring the relative thermal EMF of pure metals (Ni, Ta, Nb), alloy steels, titanium and nickel-based alloys in the temperature range up to 1000 °C. The method of mathematical processing of experimental data is described and the temperature dependences of the absolute coefficient of thermal EMF for these materials are given.
For pure metals, the results obtained were compared with reference data, which showed a fairly good match, the relative discrepancy of the values did not exceed 8%.
It is established that the nature of the temperature dependence of the thermal EMF coefficient for materials undergoing phase transformations may not be monotonous, in some cases the extremes on these dependencies may be explained by the course of phase transformations of the 1st or 2nd kind. For example, it is shown that the maximum coefficient of thermal EMF in nickel is observed in the region of magnetic transformation temperatures.
The results obtained can be used to describe the properties of materials in numerical mathematical modeling of thermoelectric phenomena in electron beam welding of heterogeneous materials of large thickness.
Keywords: electron beam, EBW, EBW of dissimilar materials, thermal EMF, absolute coefficient of thermal EMF, electron beam deflection, phase transformations, structural materials, thermoelectric properties, properties of materials.
Введение
Коэффициент термоэлектрических свойств (термоЭДС) (коэффициент Зеебека) характеризует величину термоЭДС, возникающую в термопаре при наличии градиента температуры. Данный коэффициент количественно описывает эффект Зеебека, который заключается в возникновении электрического напряжения на концах последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Этот эффект обусловлен разницей концентрации носителей зарядов (электронов и дырок) в различных сечениях проводника при наличии температурного градиента в материале. В случае замкнутого контура это приводит к появлению электрического тока, который принято называть термотоком [1; 2]. Абсолютный коэффициент термоЭДС характеризует свойства отдельного материала, так как появление термоЭДС при наличии градиента температуры возможно и в однородном проводнике.
Термоэлектрические эффекты нашли полезное применение в различных устройствах, таких как термопары для измерения температуры, термогенераторы [1], тепловые насосы [2]. Во многих устройствах используются специализированные сплавы или полупроводниковые материалы, термоэлектрические свойства которых хорошо изучены и позволяют добиться относительно высокого КПД. Поэтому подавляющее большинство исследований было нацелено на изучение свойств этих материалов и разработку новых материалов для термоэлектрических преобразователей.
В то же время в некоторых областях технологии термоэлектрические явления играют важную, но скорее отрицательную роль. Например, в технологии электронно-лучевой сварки при создании конструкций из разнородных металлических материалов (сталей, сплавов на основе никеля, титана, меди, алюминия и т.д.) существует проблема, связанная с отклонением электронного пучка от стыка при сварке и образованием неисправимых дефектов [3-5]. Особенно сильно данное явление проявляется при сварке деталей большой толщины (более 40 мм) [6]. Отклонение пучка электронов происходит в магнитном поле, которое возникает в месте взаимодействия пучка с материалом вследствие протекания термоэлектрических токов в свариваемых деталях [7].
Одним из современных путей повышения качества разрабатываемой технологии электронно-лучевой сварки большой толщины разнородных материалов является математическое моделирование. Однако такой путь решения данной проблемы требуется знания о термоэлектрических свойствах свариваемых материалов [8]. Следовательно, адекватность решения, получаемого любой, даже самой сложной моделью, зависит не только от ее математической и программной реализации, но и в большей степени от полноты и точности описания физических свойств материалов, используемых в модели [9-12]. Вместе с тем использовать приблизительные значения термоэлектрических свойств в численных моделях также не оправданно, так как это не позволит получить результаты, в достаточной мере отражающие реальный процесс.
Для чистых металлов можно рассчитать абсолютный коэффициент термоЭДС на основании теории Максвелла - Больцмана и квантовой теории для контакта двух металлов [13; 14], но в достаточно узком диапазоне температур по сравнению с температурами, свойственными сварочному процессу, также при высоких температурах данный подход позволяет оценить только общую закономерность свойств [14]. Вычислить коэффициент Зеебека с достаточной точностью для сплавов не представляется возможным. Это связано с наличием сложных механизмов рассеяния [2] и фазовых превращений в реальных металлах технической чистоты, а при рассмотрении сплавов эти зависимости становятся еще более сложными [15; 16]. Наиболее достоверным способом определения этого коэффициента для таких материалов является определение его экспериментальным путем [17; 18].
Целью данного исследования был выбор метода измерения, разработка и проверка методики определения коэффициента термоЭДС, а также получение температурных кривых термоЭДС для некоторых сплавов на основе титана, никеля и легированных сталей различных структурных классов.
Материалы и методика исследований
Для исследований были взяты сварочные проволочные материалы, химический состав которых был поделен на группы: технически чистые металлы (табл. 1), титановые сплавы (табл. 2), железо-хромоникелевые сплавы (табл. 3) и стали (табл. 4).
Существует два основных метода определения коэффициент Зеебека - интегральный и дифференциальный [19; 20]. Дифференциальный метод подразумевает использование коротких образцов произвольной формы и позволяет непосредственно измерять абсолютный коэффициент термоЭДС. При высокотемпературных измерениях данный метод требует достаточно сложных устройств и приборов, так как необходимо создавать и точно измерять малые перепады температур в точках образца. Кроме того, исследуемые в данной работе материалы, в отличие от материалов для термоэлектрических преобразователей, имеют малые значения коэффициента Зеебека, поэтому при дифференциальном методе возникают сложности с обеспечением точности измерения низких уровней сигнала.
Таблица 2
Химический состав титановых сплавов
Марка Химический состав, %
СПТ-2 Т1 89,4-92,7, Ее <0,15, С < 0,005, А1 3,5-4,5, V 2,5-3,5, 7г 1-2, < 0,1
Вт6ч Т1 87,6-90,6, Ее < 0,4, С < 0,1, А1 5,5-6,75, V 3,5-4,5, < 0,07
Ti6Al4 V Т1 87,7-90,7, Ее < 0,3, С < 0,08, А1 5,5-6,75, V 3,5-4,5
ТН-1 Т1 45,95-42,95, Ее < 0,3, С < 0,1, N1 53,5-56,5, < 0,15
Таблица 3 Химический состав железохромоникелевых сплавов
Марка Химический состав, %
Inconel7 18 N1 50-55, Ее 11,1-22,5, С <0,08, Сг 17-21, Т1 0,65-1,15, N5 4,75-5,5, А1 0,2-0,8, <0,35, Мп <0,35
ЭП718 N1 43-47, Ее 22,2-33,6, С <0,1, Сг 14-16, N5 0,8-1,5, Ш 2,5-3,5, А1 0,9-1,4, <0,3, Мп <0,6
36НХТ Ю N1 35-37, Ее 43,6-48,8, С <0,05, Сг 11,5-13, Т1 2,7-3,2, А1 0,9-1,2, 0,3-0,7, Мп 0,8-1,2
Таблица 4
Химический состав сталей
Марка Химический состав, %
08Г2С Ее 96,3-96,9, С 0,05-0,11, Сг <0,2, N1 <0,25, 0,7-0,95, Мп 1,8-2,1
10Х16Н25А М6 Ее 46,1-53,7, С 0,08-0,12, Сг 15-17, N1 1724, Мо 5,5-7, <0,6, Мп 1-2
316LSi Ее 59,5-66,7, С <0,03, Сг 18-20, N1 11-14, Мо 2-3, 0,65-1, Мп 1,6-2,5
309LSi Ее 56,8-62, С <0,03, Сг 23-25, N1 12-14, Мо <0,75, 0,65-1, Мп 1,6-2,5
SW 146 Ее 63,6, С <0,1, Сг 18,5, N1 8,5, 0,8, Мп 8,5
SW430 Ее 82, С <0,01, Сг 17, N1 0,25, 0,3, Мп 0,4
Интегральный метод измерения термоЭДС основан на фиксации напряжения на концах термопары, один электрод которой изготовлен из материала сравнения, а второй - из исследуемого материала, и описывается выражением:
А¥ = -1Т0 ((с.ср - ^бс. обр )• ¿Т, (1)
где АУ - измеряемое напряжение, равное относительной интегральной термоЭДС термопары, Хбс.ср - абсолютный коэффициент термоЭДС электрода сравнения, »^абс.обр абсолютный коэффициент термоЭДС электрода из исследуемого материала [5; 12]. Для того чтобы экспериментально определить значения коэффициента £абс исследуемого материала, необходимо знать зависимость относительной интегральной термоЭДС от температуры.
Таблица 1
Химический состав технически чистых металлов
Марка Химический состав, %
НП1 N1 > 99,9, Ее < 0,04, С < 0,01, < 0,03
НП2 N1 > 99,5, Ее <0,1, С <0,1, < 0,15, Mg < 0,1
ТВЧ Та > 99,9, Ее < 0,0012, С < 0,005, Ш < 0,005, < 0,0012
Нб-1 N5 > 99,75, Ее < 0,005, С < 0,01, Та < 0,1, < 0,005
Интегральный метод относительно прост в реализации, требует использования менее точного оборудования, чем дифференциальный. Однако интегральный метод требует изготовления проволочных образцов и численного дифференцирования для вычисления коэффициента Зеебека. Главной причиной того, что в данной работе использовали интегральный метод измерения, стало то, что изучаемые материалы изготавливаются в виде проволоки.
В качестве материала сравнения была выбрана проволока из сплава хромель марки НХ9,5 (ГОСТ 492 - 2006).
Абсолютный коэффициент термоЭДС хромели вычисляли на основе справочных данных, представленных в следующих источниках [19; 21]. Вычисления проводили путем дифференцирования аппроксимирующего полинома пятой степени для справочных данных термопары хромель/Р1 Коэффициент Зеебека для хромели вычисляли путем сложения коэффициента Зеебека для Р1 [21] со значениями относительного коэффициента термоЭДС термопары хромель/Р1, полученных после дифференцирования.
Измерения относительной интегральной тер-моЭДС осуществляли на стенде (рис. 1), состоящем из муфельной печи (1) с программируемым контролером, системы сбора данных (5) и двух термопар. Одна из термопар (тип К) контролировала температуру, состояла она из электродов (2) и (3), другая термопара была исследуемой и состояла из электродов (2) и (4). Нагрев проводили в муфельной печи со скоростью не более 9 °С/мин в диапазоне от 100 до 1100 °С, измерение температуры термопарой типа К из хромель-алюмели (см. рис. 1, 2, 3). Осуществляли в непосредственной близости от исследуемой термопары.
Рис. 1. Схема стенда для измерения термоЭДС: 1 - муфельная печь, 2 - хромель, 3 - алюмель, 4 - исследуемый образец, 5 - система сбора данных, 6 - нагревательные элементы
Горячие спаи термопар помещали в муфельную печь (см. рис. 1) и располагали на расстоянии не более 5 мм друг от друга. Термопары изготавливали с одинаковыми геометрическими параметрами и размещали в корпусе из керамических бус. Такой подход позволил добиться равной скорости и инерционности нагрева термопар в процессе эксперимента, что положительно отразилось на точности измерений.
Относительную интегральную термоЭДС (ДУ исследуемой термопары измеряли милливольтметром с АЦП ЬСай ЬТЯ 11, имеющим 14 бит разрядности, одновременно регистрировали температуру с помощью измерительной термопары. Частота измерения составляла 5 Гц.
Полученные экспериментальные данные подвергали предварительной обработке: сортировке по температуре и осреднению по ДУ. Вычисление относительного коэффициента термоЭДС исследуемых материалов осуществляли путем дифференцирования. Дифференцирование - проводили
¿Т
численно, методом Ньютона с интерполяционным полиномом на нерегулярной сетке. В соответствии с формулой (1) вычисляли ^абс.обр.
Результаты и их обсуждение
Полученные результаты абсолютного коэффициента термоЭДС для технически чистого никеля марки НП-1 хорошо соотносятся с данными из научных работ других авторов (рис. 2). Среднее отклонение не превышает 8 %. Расхождение в графиках может объясняться чистотой никеля, так как в сравниваемых работах использовался химически чистый никель. Таким образом, использованная методика измерения позволяет получить достоверные результаты.
Для двух марок НП1 и НП2 на графиках, изображенных на рис. 3, наблюдается схожая тенденция, экстремум в районе 360-370 °С, что находится в области температуры Кюри для чистого никеля, которая составляет 355 °С.
Для материалов ТВЧ и Нб-1 зависимости коэффициента ^абс(Т) (рис. 4) имеют схожий между собой характер и меняют знак в области 500-600 °С.
Однако дальнейший рост коэффициента тер-моЭДС тантала ускоряется. Схожие по виду закономерности с танталом и ниобием имеют сплавы СПТ-2, Вт6ч и Т16Л14У на основе титана (см. рис. 3). Стоит отметить, что данные сплавы в среднем содержат по химическому составу порядка 90 % титана, и основным отличием их между собой является содержание алюминия и ванадия, а также сплав
СПТ-2 содержит цирконий, которого нет в составах Вт6ч и Т16А14^, что в итоге, наиболее вероятно, является причиной разного характера роста коэффициента термоЭДС; изменение знака коэффициента у всех сплавов на основе титана происходит в области температур 890-900 °С.
Рис. 2. Сравнение зависимости коэффициента Sa6c(T)
Рис. 3. Зависимость коэффициента Sa6c(T) для никеля
Коэффициент ^абс(Т) для сплавов на рис. 5 имеет положительный знак на всем диапазоне измеренных значений. Сплавы Inconel718 и ЭП718 имеют близкую зависимость коэффициента термоЭДС, что объясняется близким химическим составом. Среди сплавов, представленных на рис. 4, выделяется нитинол (ТН-1), так как он имеет
наибольший положительный коэффициент термо-ЭДС среди всех исследованных образцов. Сплав SW430 на основе железа имеет отличную от других сплавов зависимость, заключающуюся в уменьшении коэффициента термоЭДС с ростом температуры. Также данный сплав единственный на основе железа среди исследованных имеет положительный коэффициент термоЭДС.
Температура, °С
Рис. 5. Зависимость коэффициента &бс(Т) для сплавов БШ430, ТН-1, 1псопе1718, ЭП718
Зависимости коэффициента £абс(Т) для сплавов 36НХТЮ, 8Ш146, 309Ь81, 316Ь81 (см. рис. 5), которые содержат от 50 % железа, имеют схожий характер, что можно объяснить достаточно близким химическим составом и одинаковым аустенитным структурным классом сплавов. Однако сплав 10Х16Н25АМ6 также обладает аустенитным структурным классом, но зависимость коэффициента термоЭДС значительно отличается от соответствующих данных других сплавов, рассматриваемых на рис. 5. Коэффициент термоЭДС у сплава 10Х16Н25 АМ6 меняет знак с отрицательного на положительный примерно при 550 °С.
Сплав 08Г2С (рис. 6) тоже имеет отличительные особенности в сравнении с другими сплавами. На его графике присутствуют экстремумы: первый - в области 330-340 °С, второй - в области 690-700 °С и третий - в области 890 °С. Второй и третий экстремумы, вероятно, связаны с началом и концом полиморфного превращения в материале.
Температура, °С
Рис. 6. Зависимость коэффициента &бс(Г) для сплавов 08Г2С, SW146, 36НХТЮ, 10Х16Н25АМ6, 309LSI, 316LSI
для никеля; 1 - [22]; 2 - [23]; 3 - [24]; 4 - [25]
Температура, °С
марок НП1 и НП2
7,5
5.0
2.5
и
m 0.0
и
м -2.5
-5.0
-7.5
-10.0
200 300 400 500 600 700 600 900 1000 Температура, °С
Рис. 4. Зависимость коэффициента &бс(Т) для материалов ТВЧ, СПТ-1, Нб-1, ВТ6ч, Ti6Al4V
Заключение
В ходе исследования были получены зависимости абсолютных коэффициентов термоЭДС от температуры для чистых металлов и сплавов. Полученные результаты могут быть использованы для расчетов и математического моделирования. Установлено, что большинство коррозионно-стойких сталей имеют отрицательный коэффициент &бс, а сплавы на никелевой основе имеют положительный коэффициент £абс.
Установлено влияние процессов, протекающих в кристаллической решетке материала при нагреве, такие как потеря магнетизма при температуре Кюри и полиморфные превращения, на характер графика зависимости абсолютного коэффициента термоЭДС от температуры.
Отработана методика сбора и обработки экспериментальных данных, полученных с исследованных образцов.
Библиографический список
1. Бронштейн, А.С. Термоэлектрические генераторы / А.С. Бронштейн. - М.: Госэнергоиздат, 1956. - 45 с.
2. Каганов, М.И. Квазичастицы: Идеи и принципы квантовой физики твёрдого тела / М.И. Каганов, И.М. Лифшиц. - М.: Наука, 1989. - 96с.
3. A study on occurrence and prevention of defects of electron beam welding (Repot 2) / K. Watanabe, T. Shida, M. Suzuki, H. Okamura, I. Sejima // Journal of the Japan welding society. - 1975. - Vol. 44(2). - P. 121-127. DOI: 10.2207/qjjws1943.44.2_121
4. Экспериментальные исследования влияния магнитного поля термоэлектрических токов на формирование сварных соединений разнородных сталей толщиной 60 мм / А.П. Слива, А.Л. Гончаров, Е.В. Терентьев [и др.] // Сварка в России - 2019: современное состояние и перспективы: тезисы докладов международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.Е. Па-тона, Томск, 03-07 сентября 2019 года / Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. - Томск: Общество с ограниченной ответственностью «СТТ», 2019. -С. 251-252. - EDN GCDJJA.
5. Investigation of thermo-EMF temperature dependences for construction materials of various structural classes / A.L. Goncharov, A.V. Chulkova, R.V. Rodyakina, V.K. Dra-gunov, I.S. Chulkov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 681(1). DOI: 10.1088/1757-899X/681/1/012017
6. Wei, P.S. Three-dimensional electron-beam deflection and missed joint in welding dissimilar metals / P.S. Wei, F.K. Chung // Journal of Heat Transfer. - 1997. - Vol. 119(4). -P. 832-839. DOI: 10.1115/1.2824190
7. Research of thermoelectric effects and their influence on electron beam in the process of welding of dissimilar steels / A.L. Goncharov, A.P. Sliva, I.A. Kharitonov, A.V. Chulkova, E.V. Terentyev // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. - Vol. 759(1). DOI: 10.1088/1757-899X/759/1/012008
8. Wei, P.S. Electron beam deflection when welding dissimilar metals / P.S. Wei, T.W. Lii // Journal of Heat Transfer. -
1990. - Vol. 112(3). - P. 714-720. DOI: 10.1115/1.2910445
9. Моделиpование магнитных полей теpмоэлек-трических токов в канале ^оплавления ^и ЭЛС феppо-и паpамаraитных сталей / В.К. Даунов, Ю.В. Мякишев, А.Л. Гончаpов, А.П. Слива // Сварочное производство. -2006. - № 5. - С. 12-17. - EDN KKNFFV.
10. Paulini, J. Beam deflection in electron beam welding by thermoelectric eddy currents / J. Paulini, G. Simon, I. Decker // Journal of Physics D: Applied Physics. - 1990. -Vol. 23(5). - P. 486-495. DOI: 10.1088/0022-3727/23/5/004
11. Chen, X. Three-dimensional transient thermoelectric currents in deep penetration laser welding of austenite stainless steel / X. Chen, S. Pang, X. Shao, C. Wang, J. Xiao, P. Jiang // Optics and Lasers in Engineering. - 2017. - Vol. 91 (September 2016). - P. 196-205. DOI: 10.1016/j.optlas-eng.2016.12.001
12. Ziolkowski, M. Modelling of Seebeck effect in electron beam deep welding of dissimilar metals / M. Ziolkowski, H. Brauer // COMPEL - The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering. - 2009. - Vol. 28(1). - P. 140-153. DOI: 10.1108/03321640910918940
13. Хао, Ч. Измерение энергии активации водорода в титановом сплаве ВТ 1-0 методом термоЭДС / Ч. Хао // Перспективы развития фундаментальных наук : сборник научных трудов XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 25-28 апреля 2017 года / Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2017. - Т. 1. - С. 426-428. - EDN ZCYBJD.
14. Grytsyna, V.M. Effect of hydrogen on thermal emf OF Zr-1%Nb alloy / V.M. Grytsyna, S.P. Klimenko, T.P. Chernyayeva. Problems of atomic science and technology. - 2016. - Vol. 102. - P. 54-57.
15. Термоэлектродвижущая сила металлов / Ф. Дж. Блатт, П.А. Шредер, К. Л. Фойлз, Д.М. Грейг. - М.: Металлургия, 1980. - 248 с.
16. Differential thermal analysis of individual specimens by thermal EMF measurement / I. Riess, Rafi Safadi, E. Zilberstein, Harry Tuller // Journal of Applied Physics. -
1991. - Vol. 69. - P. 1205-1215. DOI: 10.1063/1.347305.
17. Первопринципиальные расчеты термоЭДС для благородных металлов и нанокластеров / У .Н. Курельчук, П. В. Борисюк, О. С. Васильев, Ю. Ю. Лебединский // Лазерные, плазменные исследования и технологии -ЛаПлаз-2018: сборник научных трудов IV Международной конференции, Москва, 30 января - 01 2018 года. - М.: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2018. - С. 339-340. - EDN YUMGPJ.
18. Вонсовский, С.В. Квантовая физика твёрдого тела / С.В. Вонсовский, М.И. Кацнельсон. - М.: Наука, 1983. - 336 с.
19. Методы и устройства измерения термоЭДС и электропроводности термоэлектрических материалов при высоких температурах / А.Т. Бурков, А.И. Федотов, А.А. Касьянов [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2015. -Т. 15, № 2. - С. 173-195. - DOI: 10.17586/2226-1494-201515-2-173-195. - EDN TPUSHZ.
20. Неразрушающий экспресс-контроль пластической деформации с помощью измерения дифференциальной термоЭДС / А.И. Солдатов, А.И. Селезнев, И.И. Фикс [и др.] // Дефектоскопия. - 2012. - № 3. - С. 49-52. - EDN OYYFUH.
21. Физические величины: справочник / А. П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский [и др.]; под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
22. Experimental set-up for thermopower and resistivity measurements at 100-1300 K / A.T. Burkov, A. Heinrich, P.P. Konstantinov, T. Nakama, K. Yagasaki // Measurement Science and Technology. - 2001. - Vol. 12(3). - P. 264-272.
23. New experimental methodology, setup and LabView program for accurate absolute thermoelectric power and electrical resistivity measurements between 25 and 1600 K: Application to pure copper, platinum, tungsten, and nickel at very high temperatures / L. Abadlia, F. Gasser, K. Khalouk, M. Mayoufi, J.G. Gasser // Review of Scientific Instruments. -2014. - Vol. 85(9). - P. 095121.
24. Vedernikov, M.V. The thermoelectric powers of transition metals at high temperature / M.V. Vedernikov // Advances in Physics. - 1969. - Vol. 18(74). - P. 337-370.
25. Sample probe to measure resistivity and thermopower in the temperature range of 300-1000K / V. Pon-nambalam, S. Lindsey, N.S. Hickman, T.M. Tritt // Review of Scientific Instruments. - 2006. - Vol. 77(7). - P. 073904.
References
1. Bronshtein A.S. Termoelektricheskie generatory [Thermoelectric generators]. Moscow, Gosenergoizdat, 1956, 45 p.
2. Kaganov M.I., Lifshits I.M. Kvazichastitsy: Idei i printsi-py kvantovoi fiziki tverdogo tela [Quasiparticles: Ideas and Principles of Quantum Solid State Physics]. Moscow: Nauka, 1989, 96 p.
3. Watanabe K., Shida T., Suzuki M., Okamura H., Sejima I. A Study on Occurrence and Prevention of Defects of Electron Beam Welding (Repot 2). Journal of the japan welding society, 1975, 44(2), pp. 121-127. https://doi.org/10.2207/qjjws1943.44.2_121
4. Sliva A.P., Goncharov A.L., Terent'ev E. V. et al. Ek-sperimental'nye issledovaniia vliianiia magnitnogo polia termoelektricheskikh tokov na formirovanie svarnykh soedi-nenii raznorodnykh stalei tolshchinoi 60 mm [Experimental studies of the influence of the magnetic field of thermoelectric currents on the formation of welded joints of dissimilar steels with thickness of 60 mm]. Svarka v Rossii - 2019: sovremen-noe sostoianie iperspektivy: tezisy dokladov Mezhdunarodnoi konferentsii, posviashchennoi 100-letiiu so dnia rozhdeniia B.E. Patona, Tomsk, 03-07 sentiabria 2019 goda. Institut fiziki prochnosti i materialovedeniia SO RAN. Tomsk: Ob-shchestvo s ogranichennoi otvetstvennost'iu "STT", 2019, pp. 251-252.
5. Goncharov A.L., Sliva A.P., Kharitonov I.A., Chulkova A.V., Terentyev E.V. Research of thermoelectric effects and their influence on electron beam in the process of welding of dissimilar steels. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 759(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/759/1/012008
6. Wei P.S., Chung F.K. Three-dimensional electron-beam deflection and missed joint in welding dissimilar metals.
Journal of Heat Transfer, 1997, 119(4), pp. 832-839. https://doi.org/10.1115/1.2824190
7. Goncharov A.L., Chulkova A.V., Rodyakina R.V., Dragunov V.K., Chulkov I.S. Investigation of thermo-EMF temperature dependences for construction materials of various structural classes. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, 681(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/681/1/012017
8. Wei P.S., Lii T.W. Electron beam deflection when welding dissimilar metals. Journal of Heat Transfer, 1990, 112(3), pp. 714-720. https://doi.org/10.1115/1.2910445
9. Dpagunov V.K., Miakishev Iu.V., Gonchapov A.L., Sliva A.P. Modelipovanie magnitnykh polei tepmoelektpich-eskikh tokov v kanale ppoplavleniia ppi ELS feppo- i papa-magnitnykh stalei [Modeling of magnetic fields of thermoelectric currents in the channel of penetration at CRS of ferro-and paramagnetic steels]. Svarochnoe proizvodstvo, 2006, no. 5, pp. 12-17.
10. Paulini J., Simon G., Decker I. Beam deflection in electron beam welding by thermoelectric eddy currents. Journal of Physics D: Applied Physics, 1990, 23(5), pp. 486-495. https://doi.org/10.1088/0022-3727/23/5Z004
11. Chen X., Pang S., Shao X., Wang C., Xiao J., Jiang P. Three-dimensional transient thermoelectric currents in deep penetration laser welding of austenite stainless steel. Optics and Lasers in Engineering, 91 (September 2016), 2017, 196-205. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2016.12.001
12. Ziolkowski M., Brauer H. Modelling of Seebeck effect in electron beam deep welding of dissimilar metals. The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 2009, 28(1), pp. 140-153. https://doi.org/10.1108/03321640910918940
13. Khao Ch. Izmerenie energii aktivatsii vodoroda v titanovom splave VT1-0 metodom termoeds [Measurement of hydrogen activation energy in titanium alloy BT1-0 by thermo-EMF method]. Perspektivy razvitiia fundamen-tal'nykh nauk: sbornik nauchnykh trudov XIVMezhdunarod-noi konferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh, Tomsk, 25-28 aprelia 2017 goda. Natsional'nyi issle-dovatel'skii Tomskii politekhnicheskii universitet. Tom 1. Tomsk: Natsional'nyi issledovatel'skii Tomskii politekhnicheskii universitet, 2017, pp. 426-428.
14. Grytsyna V.M., Klimenko S.P., Chernyayeva T.P. Effect of hydrogen on thermal emf OF Zr-1%Nb alloy. Problems of atomic science and technology, 2016, 102, pp. 54-57.
15. Blatt F.Dzh. Termoelektrodvizhushchaia sila metal-lov [Thermoelectromotive force of metals]. F. Dzh. Blatt, P.A. Shreder, K.L. Foilz, D.M. Greig. Moscow: Metallurgiia, 1980, 248 p.
16. Riess I., Safadi Rafi, Zilberstein E., Harry Tuller. Differential thermal analysis of individual specimens by thermal EMF measurement. Journal of Applied Physics, 1991, 69, pp. 1205 - 1215. 10.1063/1.347305.
17. Kurel'chuk U.N., Borisiuk P.V., Vasil'ev O.S., Leb-edinskii Iu.Iu. Pervoprintsipial'nye raschety termoEDS dlia blagorodnykh metallov i nanoklasterov [First-principles calculations of thermal energy density for noble metals and nanoclusters]. Lazernye, plazmennye issledovaniia i tekhnologii - LaPlaz-2018: Sbornik nauchnykh trudov IV Mezhdunarodnoi konferentsii, Moskva, 30 ianvaria - 01 2018
goda. Moskva: Natsional'nyi issledovatel'skii iademyi univer-sitet MIFI, 2018, pp. 339-340.
18. Vonsovskii S.V., Katsnel'son M.I. Kvantovaia fizika tverdogo tela [Quantum solid state physics]. Moscow: Nauka, 1983, 336 p.
19. Burkov A.T., Fedotov A.I., Kas'ianov A.A. et al. Metody i ustroistva izmereniia termoEDS i elektroprovod-nosti termoelektricheskikh materialov pri vysokikh tempera-turakh [Methods and devices for measuring thermoelectric EMF and conductivity of thermoelectric materials at high temperatures]. Nauchno-tekhnicheskii vestnik informatsion-nykh tekhnologii, mekhaniki i optiki, 2015, vol. 15, no. 2, pp. 173-195. DOI 10.17586/2226-1494-2015-15-2-173-195.
20. Soldatov A.I., Seleznev A.I., Fiks I.I. et al. Ne-razrushaiushchii ekspress-kontrol' plasticheskoi deformatsii s pomoshch'iu izmereniia differentsial'noi termoeds [Non-destructive rapid control of plastic deformation by means of differential thermal EMF measurement]. Defektoskopiia, 2012, no. 3, pp. 49-52.
21. Babichev A.P., Babushkina N.A., Bratkovskii A.M. et al. Fizicheskie velichiny: Spravochnik [Physical quantities]. Ed. I.S. Grigor'eva, E. Z. Meilikhova. Moscow; Ener-goatomizdat, 1991, 1232 p.
22. Burkov A.T., Heinrich A., Konstantinov P.P., Nakama T., Yagasaki K. Experimental set-up for thermopower and resistivity measurements at 100-1300 K. Measurement Science and Technology, 2001, 12(3), pp. 264-272.
23. Abadlia L., Gasser F., Khalouk K., Mayoufi M., Gasser J.G. (2014). New experimental methodology, setup and LabView program for accurate absolute thermoelectric power and electrical resistivity measurements between 25 and 1600 K: Application to pure copper, platinum, tungsten, and nickel at very high temperatures. Review of scientific instruments, 2014. 85. 095121. 10.1063/1.4896046.
24. Vedernikov M.V. The Thermoelectric Powers of Transition Metals at High Temperature. Advances in Physics, 1969, vol. 18, no. 74, pp. 337-370. DOI 10.1080/00018736900101317. - EDN YAXEDR.
25. Ponnambalam V., Lindsey S., Hickman N, S., Tritt T.M. Sample probe to measure resistivity and thermopower in the temperature range of 300-1000K. Review of Scientific Instruments, 2006, 77(7), 073904.
Поступила: 05.12.2023
Одобрена: 11.12.2023
Принята к публикации: 15.02.2024
Об авторах
Гончаров Алексей Леонидович (Москва, Российская Федерация) - кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Технологии металлов» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: GoncharovAL@mpei.ru).
Нехорошев Александр Владимирович (Москва, Российская Федерация) - инженер кафедры «Технологии металлов» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: NekhorochevAV@mpei.ru).
Козырев Харитон Максимович (Москва, Российская Федерация) - техник кафедры «Технологии металлов» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: KozyrevKM@mpei.ru).
Чулков Иван Сергеевич (Москва, Российская Федерация) - ассистент кафедры «Технологии металлов» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: ChulkovIS@mpei.ru).
About the authors
Alexey L. Goncharov (Moscow, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Head of the Technical Department "Material technologies" of NRU "MPEI" (14, Krasnokazarmennaya str., Moscow, 111250, Russian Federation, e-mail: GoncharovAL@mpei.ru).
Alexander V. Nekhoroshev (Moscow, Russian Federation) - engineer of the Technical Department "Material technologies" of NRU "MPEI" (14, Krasnokazarmennaya str., Moscow, 111250, Russian Federation, e-mail: NekhoroshevAV@mpei.ru).
Khariton M. Kozyrev (Moscow, Russian Federation) - technician of the Technical Department "Material technologies" of NRU "MPEI" (14, Krasnokazarmennaya str., Moscow, 111250, Russian Federation, e-mail: KozyrevKM@mpei.ru).
Ivan S. Chulkov (Moscow, Russian Federation) - assistant of the Technical Department "Material technologies" of NRU "MPEI" (14, Krasnokazarmennaya str., Moscow, 111250, Russian Federation, e-mail: ChulkovIS@mpei.ru).
Финансирование. Работа выполнена в «НИУ «МЭИ» при финансовой поддержке Российского научного фонда, соглашение № 23-29-00871, https://rscf.ru/en/project/23-29-00871/
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
