高溫薄膜熱電偶的制備及性能研究.pdf

1、溫度是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件性能和壽命關(guān)鍵的因素之一，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和獲取發(fā)動(dòng)機(jī)各部件表面溫度對(duì)安全監(jiān)控和性能驗(yàn)證等應(yīng)用都有重大意義。
　　薄膜熱電偶以其測(cè)量端體積小，熱容量小、響應(yīng)速度快、不干擾熱流場(chǎng)，不破壞構(gòu)件表面等特點(diǎn)，成為最準(zhǔn)確的測(cè)溫技術(shù)之一，已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件表面溫度測(cè)量的一種發(fā)展趨勢(shì)。
　　在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上研制薄膜熱電偶，通常至少需要包括過渡層/絕緣層/傳感層，才能保證在高溫條件下把電信號(hào)引出。本論文作為發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上

2、研制薄膜熱電偶項(xiàng)目的前期工作，采用MEMS工藝在Al2O3陶瓷基底上研制了兩種電極材料的高溫薄膜熱電偶，分別為 Pt-Pd薄膜熱電偶和Pt-PtRh13薄膜熱電偶。
　　首先根據(jù)熱電偶原理，分別設(shè)計(jì)了薄膜熱電偶的結(jié)構(gòu)；結(jié)合微加工工藝和引線連接方式，確定和設(shè)計(jì)了掩模板圖形；對(duì)薄膜溫度傳感器中的各層薄膜所用材料進(jìn)行了選擇和匹配，以確保溫度傳感器在高溫下能持續(xù)工作。
　　在優(yōu)化關(guān)鍵單項(xiàng)制備工藝，包括濺射工藝、離子束刻蝕工藝、引線工

3、藝等基礎(chǔ)上，嘗試了兩種不同的薄膜熱電偶制備工藝流程，即 MEMS干法工藝、MEMS濕法工藝，在綜合比較兩種工藝過程的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)工藝制備了高溫薄膜熱電偶器件。
　　搭建了測(cè)試平臺(tái)，對(duì)樣品進(jìn)行了性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Pt-Pd薄膜熱電偶在1300℃的壽命為20 min，且Pt和Pd的賽貝克系數(shù)之差隨溫度的變化而變化；Pt-PtRh13薄膜熱電偶在1300℃的壽命可達(dá)14 h，Pt和PtRh13的賽貝克系數(shù)之差隨溫度的改變基本維