ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Армко железо. Никель. Температурный коэффициент линейного расширения и удельное электрическое сопротивление в диапазоне температур от 300 К до 1000 К

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2020

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром «Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов» (ГНМЦ «ССД»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 «Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 апреля 2020 г. № 185-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

©Стандартинформ. оформление. 2020

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

--аппроксимирующий    полином    (630-690)    К;

--аппроксимирующий    полином    (700-1100)    К

Рисунок А 1 — Экспериментальные данные о температурной зависимости дифференциального ТКЛР никеля и

аппроксимирующие полиномы

Уравнения, описывающие температурные зависимости дифференциального ТКЛР а никеля в соответствующих интервалах температур

« 10⁶ = 14,82198 - 0,00596 Т-2,02955 10'⁵ Т² ♦ 5,88968 1СН> Р    (300-630)    К

«106=41,321 -0,0373 Т    (630-690)    К

«10® = 19,86357-0,01628 Г* 1,46316 10'⁵ 7*    (700—1100) К

«Via*. К'¹

Рисунок А 2 — Экспериментальные данные о температурной зависимости среднего ТКЛР никеля

и аппроксимирующие полиномы

Уравнения, описывающие температурные зависимости среднего ТКЛР м никеля в соответствующих интервалах температур

a-10® = 14,9283 -1,26548 10*² 7 + 1,85172 10'⁵ 7*    (300-650)    К

й.10*= 14,0559-8,0402 10-⁴ Г *2,41209 10-⁵ 7*    (660—1100) К

Рисунок АЗ — Экспериментальные данные о температурной зависимости электросопротивления никеля

и аппроксимирующие полиномы

Уравнения, описывающие температурные зависимости электросопротивления р никеля в соответствующих интервалах температур

р.10⁸ =-21.63126 ♦0,16585 7-3,42787 10"⁴ 7® ♦ 3.29914 10*⁷ 7°    (300—620) К

р.10⁸ =-3.73306 ♦ 0,063 7- 1,75002 10‘* f² ♦ 8,3522 10'¹⁴ 7³    (630—1100) К

Рисунок А 4 — Экспериментальные данные о температурной зависимости дифференциального ТКЛР Армко

железа и аппроксимирующий полином

Уравнение, описывающее температурную зависимость дифференциального ТКЛР а Армко железа во всем интервале температур

(1.10⁶ = - 0,08234 + 0,03876 7 - 2.36552 10'⁵ Y²

Рисунок А 5 — Экспериментальные данные о температурной зависимости среднего ТКЛР Армко железа

и аппроксимирующие полиномы

Уравнения, описывающие температурные зависимости среднего ТКЛР Л в соответствующих интервалах температур

а.10⁶ = 2.65553 * 0.03575 7-4,32205 10'⁵ Т² ♦ 1,96467 10'⁸ Т³    ( 300-500) К

ci-10⁶ = 12,96673-0.01067 7* 2.43377 Ю'⁵ 7*- 1,22576 10-* 7°    (510—1050)К

Рисунок А 6 — Экспериментальные данные о температурной зависимости электросопротивления Армко железа и

аппроксимирующий полином

Уравнение, описывающее температурную зависимость электросопротивления р Армко железа в соответствующем интервале температур

р 10® = 15.98008 - 0.09012 Г ♦ 3,17782 10*⁴ Р - 2,85874 10‘⁷ Р + 1,26538 IC¹⁰ Т⁴

Оценка достоверности полученных данных о ТКЛР и электросопротивлении никеля и Армко железа осуществлялась многократным повторением измерений ТКЛР и электросопротивления в выбранном температурном диапазоне, с последующей совместной обработкой большого числа серий измерений, а также сопоставлением с аналогичными данными из литературных источников Сравнение с литературными данными по электросопротивлению и ТКЛР для никеля проведено в диапазоне температур (300—1100) К и для Армко железа — в диапазоне температур (300—1050) К Ниже приведены графики сопоставлений температурных зависимостей электросопротивления и ТКЛР никеля и Армко железа Расширенная неопределенность данных о ТКЛР не превышает 8 % Расширенная неопределенность данных об удельном электрическом сопротивлении составляет 1,2 %

Расширенная неопределенность получена путем умножения стандартной неопределенности на коэффициент охвата к = 2. соответствующий уровню доверия 95 % при допущении нормального распределения Оценивание неопределенности проведено в соответствии с ГОСТ Р 34100 3

Библиография

(1)    ГСССД 372—2020 Армко железо Никель Температурный коэффициент линейного расширения и удельное электрическое сопротивление в диапазоне температур от 300 К до 1000 К / Д.К. Палчаев, Ж Х Мурлиееа, М Э Исхаков, С X Гаджимагомедов — М : ВНИИМС, 2020 — 30 с.

(2)    Новикова С И Тепловое расширение твердых тел — М : Наука, 1974 — 291 с

(3)    Kollie T.G. Phys Rev — В 1611 (1977) — 4872

(4)    Kamalakar M.V. Thesis Ph D. — Jadavpur University — Kolkata, 2009

(5)    Berskaya E A. Peletsky V.E Nickel The electrical resistivity in the temperature range 200—1500 K: Standard Reference Data —Moscow. 1985

(6)    Shmatko О A , Usov Y A Electric and Magnetic properties of metals and alloys (Handbook) — Kiev Naukova Dumka, 1987

(7)    Laubitz M I.. J Canad J Phys 38(1960) —887

(8)    Shanks H R , Klein A H , Danielson G C — J Appl Phys 38 (1967) — 2885

(9)    Gumenuk VS., Lebedev V.V. — ФММ (Russian) — 8 (1959) — 223

(10)    Watson TW. Flynn D R , Robinson H E Res J — NBS-C — Engineering and Instrumentation — 71 (1967) — 285

УДК 669.539.5-536:006.354    OKC    17.020

Ключевые слова: стандартные справочные данные, вещества, материалы, свойства, неопределенность

БЗ 6-7-2020/14

Редактор Н А Аргунова Технический редактор И Е Черепкова Корректор И А Королева Компьютерная верстка Е О Асташина

Сдано в набор 15 05 2020 Подписано в печать 17 06 2020 Формат 60«84V₈. Гарнитура Армал

Уел печ п. 2.32 Уч-иэд л 1.90 Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении во ФГУП кСТАНДАРТИНФОРМ» для комплектования Федерального информационного фонда

стандартов. 117418 Москва. Нахимовский пр-т. д 31. к. 2. www gostinfo.ru info@gostin(o ru

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки....................................................................................................................................1

3    Общие положения........................................................................................................................................1

Приложение А (справочное) Экспериментальные данные..........................................................................6

Библиография................................................................................................................................................16

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Армко железо. Никель. Температурный коэффициент линейного расширения и удельное электрическое сопротивление в диапазоне температур от 300 К до 1000 К

State system for ensuring the uniformity of measurements Standard reference data Armko iron Nickel Temperature coefficient linear expansion and electrical resistivity in the temperature range from 300 К to 1000 К

Дата введения — 2021—02—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные (ССД) о температурном коэффициенте линейного расширения (ТКЛР) и электрических сопротивлений.

Настоящий стандарт предназначен для использования ССД о ТКЛР Армко железа и никеля в металлургии, машиностроении, материаловедении в диапазоне температур от 300 К до 1000 К, измерения которого выполнены на кварцевом дилатометре (1), и данных об удельном электрическом сопротивлении. определяемых четырехзондовым методом на постоянном токе (см. приложение А).

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 34100.3 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Общие положения

Тепловое (линейное) расширение — деформация, вызванная изменением температуры. ТКЛР представляет собой относительное изменение линейного размера при изменении температуры на 1 К. ССД о ТКЛР представлены в виде таблиц и рассчитаны по уравнениям, отображающим зависимость ТКЛР от значений температуры.

Относительное удлинение (тепловую деформацию) AL вычисляют по формуле

(1)

Издание официальное

где AL_(r_ _Г[) — удлинение в интервале температуры (7- Tq). м;

Г — конечная температура интервала, К;

7₀ — начальная температура, при которой определялись размеры образца L, К;

L_Tq — размер образца при температуре 7₀. м;

L_T— размер образца при температуре 7. м.

Средний (интегральный) ТКЛР в интервале температуры (Т- Tq) а_(Г_ _Гс), К^-1 вычисляют по формуле

V-^MI/Z-r^r-roJ^-T-o)-    (2)

Полученные значения а₍₇_ относились к значениям температуры 7.

Значения истинного (дифференциального) ТКЛР а вычисляли путем нахождения аппроксимирующего полинома L - f{T) и его дифференцирования. Расчетная формула для истинного ТКЛР имеет следующий вид

a, = <SL/i>7)(1/L,).    (3)

Поправки, учитывающие тепловое расширение кварца вводили непосредственно в программу для расчетов.

Значения электросопротивления р вычисляли по формуле

р = (1+5(4)

^ио'р

где а — коэффициент теплового расширения образца в интервале температуры Д7 = 7- Г₀;

Д7 = 7- 7₀ — интервал температуры;

S — площадь сечения рабочего участка образца;

U_x и U_Q — падения напряжения на образце и эталонном сопротивлении R₀ соответственно;

R₀ — эталонное сопротивление;

/_р — длина рабочего участка образца (расстояние между потенциальными зондами).

Стандартные справочные данные для образцов Армко железа и никеля, востребованные в ряде отраслей техники, представлены в актуальных для практического применения интервалах температур (300—1100) К и (300—1050) К соответственно, для которых нет надежных аттестованных данных.

В таблице 1 приведены стандартные справочные значения среднего а_(Г_ _Tq) и истинного ТКЛР, а также удельного электросопротивления образцов. При составлении окончательных таблиц приведены термодинамические значения температуры, К. Температура, при которой определялся начальный размер образцов, составляла 293,15 К. Начальная температура при измерениях температурных зависимостей была, как правило, 303,15 К. Температурные зависимости Д1 после исследований экстраполировались к значению при температуре 293.15 К. Для каждого состава проводили три серии измерений «нагрев — охлаждение», итого получали шесть температурных зависимостей. Каждая серия представляла собой температурные зависимости длины образца и электросопротивления при нагреве и охлаждении. Температуры, а следовательно и значения при этих температурах не были одними и теми же. Поэтому проводилось усреднение значений (7. L, р) в каждой серии следующим образом:

1-я серия измерений:

(■Гиаг ⁺ охл^ - 7₍, наг ⁺ Ч ох л )^2 - L_t сред1.

О⁵! наг⁺ Pi охл^2 ⁼ Р/ _сред1 •

Расчеты проводились аналогичным образом для двух последующих серий.

2-я серия измерений:

(Г/ наг ⁺ Ъ охл)^2 - 7₍ средг.

наг ⁺ Lj охл)& L, сред2-

(Р/ наг ⁺ Pi охл^ = P, _Сред2

3-я серия измерении:

^ наг ⁺ Tj_OKny2 - Т‘ средз. наг ⁺ охл^ “ ^-/ средЗ-

<Р/наг⁺ Р_<охл)^{/2 =} Р/средЗ

Далее значения трех серий усреднялись и окончательные значения для данного образца следующие:

^сред1 ^{+ г}«ред2 ^{+ Т}к:редз)^{/3 = 7}.сред ^— температура для данного образца, усредненная по трем сериям;

^лрад1 ⁺ ^х:р«д2 ⁺ ^гсрвдз)^{/3 =} ^««рвд ^— Д^лина Для данного образца, усредненная по трем сериям;

(Р*р«д1 ⁺ Р«ред2 ⁺ Ркр«дз)^{/3 =} P/сред ~ электросопротивление для данного образца, усредненное по трем сериям.

Для получения ССД о ТКЛР (а и а), приведенных в таблице 1. использовался аппроксимирующий полином L = f(T), результат его дифференцирования представлялся также полиномом. Для каждого значения температуры Т₍, к которой относились значения п^_т_ _Тг] и о,, вычислялись значения L_r (L_T - L_TJ и (бU6T), по формулам (2) и (3) соответственно. Ниже приведены стандартные справочные данные о температурном коэффициенте линейного расширения и электросопротивлении Армко железа и никеля.

Приложение А (справочное)

Экспериментальные данные

Таблицы экспериментальных данных о температурном коэффициенте линейного расширения и электросопротивлении Армко железа и никеля приведены в таблице А 1

На рисунках 1—10 приведены температурные зависимости электросопротивления и ТКЛР для Армко железа и никеля и полиномы их описывающие