Présentation
Auteur(s)
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Éric DEVIN : Ingénieur de l’université Paris-Sud / Orsay - Chef de la section thermométrie, hygrométrie et viscosimétrie - BNM-LNE (Bureau national de métrologie-Laboratoire national d’essais)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les couples thermoélectriques comptent parmi les capteurs de température les plus employés en raison de la diversité des matériaux utilisés dans leur fabrication et de l’éventail des caractéristiques physiques qui en résultent.
Cet article présente les principales performances et les conditions spécifiques d’emploi de ces capteurs en distinguant ceux, normalisés, qui sont le plus couramment utilisés, de ceux encore étudiés par les laboratoires de métrologie tant ils pourraient être à terme une réponse aux besoins industriels des années à venir.
En dernière partie, les aspects de l’étalonnage des couples thermoélectriques sont abordés car il s’agit d’une étape indispensable à l’utilisation convenable d’un capteur de température.
certains paragraphes de ce document ont été repris de l’ancienne édition du présent article rédigée par Jean-Michel AUTRAN (Ingénieur de l’École de physique et de chimie industrielles) - Ancien chef du Laboratoire de thermométrie du comptoir Lyon Alemand, Louyot et Roger LACROIX - Ancien chef du Laboratoire de recherche du comptoir Lyon Alemand, Louyot. Il s’agit en particulier des informations relatives à certains couples thermoélectriques d’usage peu courant qu’aucune publication scientifique ou qu’aucune norme parue après 1986 n’a permis de mettre à jour ou d’informations concernant les propriétés métallurgiques des métaux et alliages utilisés dans la constitution des couples.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1986 par Jean-Michel AUTRAN, Roger LACROIX
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6. Mesure des températures supérieures à + 1 800 C
6.1 Métaux candidats
Il existe peu de métaux dont la température de fusion est supérieure à 1 800 C. Il s’agit du tungstène, du molybdène, du tantale, du rhodium, du niobium, du rhénium, du vanadium, de l’iridium, du ruthénium et de l’osmium. Le tableau 19 donne quelques propriétés de ces métaux. Les points de fusion du Nb, V et Rh étant proches de 1 800 C, ils sont plutôt utilisés sous forme d’alliage.
Ces matériaux peuvent être classés du point de vue chimique en deux groupes :
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le groupe des métaux communs réfractaires : W, Mo, Re, V, Ta, Nb qui sont très oxydables. W, Mo, Re forment des oxydes volatils notamment W et Mo à partir de 500 C dans l’air. Ces métaux doivent donc être protégés par une atmosphère neutre ou réductrice ou par le vide. W et Mo réagissent avec le carbone pour donner des carbures. Re résiste au contact du graphite jusqu’à 2 000 C. Ta, Nb, V sont altérés par l’oxygène, l’azote et l’hydrogène. Ils ne peuvent être utilisés que sous vide ou sous gaz rares ;
-
le groupe des platinoïdes : Ir, Rh, Ru, Os. Ces métaux sont du point de vue chimique beaucoup plus résistants. Les seuls qui puissent résister pendant un temps raisonnable au-dessus de 1 800 C sont les platinoïdes Ir et Rh. Ils forment cependant en atmosphère oxydante des oxydes volatils qui provoquent leur érosion. Celle-ci a lieu à une vitesse qui croît, toute chose égale par ailleurs, dans l’ordre :
Rh < Ir < Ru < Os.
Elle est si rapide pour Os que l’on exclut l’emploi de ce métal, par ailleurs, rare, fragile et difficile à travailler. Elle est trop rapide dans l’air pour utiliser Ru autrement que sous forme d’alliage. Il reste donc dans des limites acceptables Ir et Rh.
Du point de vue métallique, ces métaux à l’exception du rhénium sont extrêmement sensibles à l’action de traces d’impuretés adsorbées aux joints de grains (C, N, O, H, etc.). Manipulables sous forme de monocristaux ou d’échantillons de laboratoire, ils deviennent par contre extrêmement fragiles dès qu’ils sont recristallisés. Les températures de recristallisation sont les suivantes :
-
1 500 C environ pour W ;
-
1 100 C environ pour Mo ;
-
500...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Échelle internationale de température de 1990, Bulletin du BNM n 79 - Janv. 1990 pages 15-29.
-
(2) - NIST Monograph n 175 - Temperature-electromotive force reference functions and tables for letter-designated thermocouple types based on the ITS-90. - Department of commerce - USA - 1993.
-
(3) - * - Norme internationale CEI 584-1 - 1995.
-
(4) - RUBSBY (R.-L.), HUDSON (R.-P.), DURIEUX (M.) - Revised values for (t90 – t68) from 630 C to 1 064 C - . Metrologia.
-
(5) - * - Norme internationale CEI 584-2 (1982) + amendement A1 (1989).
-
(6) - BARBER (C.-R.), PEMPERTON (L.-H.) - Silver / palladium thermocouple. - J. Sci. instrum. (USA) 32 n 12 déc. 1955 pages 486-7.
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