热双金属带材的分类
热双金属资料
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热双金属的性能指标
简支梁法测量温曲率的测量示意图
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热双金属的性能指标
温曲率（F）计算公式：
8 D2 D1 F 2 2 2 2 T2 T1 L 4D2 4 D2 L 4D1 4D1
按电阻特性分：
电阻型
高灵敏721电阻系列
中灵敏223电阻系列 中灵敏206电阻系列
如：FPA721－5、 FPA721－8
如：FPA223－25、 FPA223－35 如： FPA206－11、 FPA206－9
非电阻型
如： FPA206－78、FPA223－80等
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热双金属的牌号
目前对热双金属的牌号并没有一个统一的 编号规则，各国和各生产厂家都有自己的牌号 编制方法。
美国ASTM B388：2006《热双金属带材》牌号
TM1、TM2、……、TM36
热双金属代号 Thermostat Metal 流水号
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热双金属的牌号
德国DIN 1715：83《热双金属》牌号示例：
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热双金属的性能指标
3.最高使用温度
热双金属发生再结晶的温度。在超过 该温度使用时，热双金属组元合金的晶粒 将发生再结晶转变，并开始软化，热双金 属将不能正常使用。
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热双金属的性能指标
4.热敏感性指标 热双金属的热敏感性能有三种表示方法：
温曲率
比弯曲
弯曲常数
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热双金属的性能指标
常用双金属牌号对照表
常用双金属牌号对照表
热双金属带材:热双金属是由两层或两层以上具有不同线膨胀系数的
合金牢固结合的复合材料。
膨胀系数较大的合金层称为主动层，膨胀系数较小的合金层称为被动层，主动层与被动层间可加有起调节电阻作用的中间层，当环境温度变化时，由于主动层和被动层的膨胀系数不同，产生弯曲或转动。
这种合金用于温度控制、温度补偿、电流限制、温度指示等自动控制装置和仪器仪表中的热敏元件。
可提供常用材质: 5J1480、5J1580系列双金属带材,R6(TB130/06)、R9(TB130/09)、R11(TB150/11)、R15(TB138/17)、R25(TB127/25)、R40(TB138/42)、T B180/05、TB208/110（5J11）系列三金属带材
可根据客户需要提供分丝、冲片等加工服务。
热双金属调研简报
热双金属1.热双金属（thermobimetal）是指由两个（或多个）具有不同热膨胀系数的金属或合金组元层牢固地结合在一起的复合材料。
精密合金的一种，由两层（或多层）具有不同热膨胀系数的金属或合金作为热双金属组元层牢固结合而成。
热双金属中的一组元层具有低的热膨胀系数，为被动层；另一组元层具有高的热膨胀系数，为主动层。
有时，为了得到性能特殊的热双金属，还可以加入第三层或第四层金属或合金。
通常，被动层都采用含Ni34～50％的因瓦型合金；主动层则采用黄铜、镍、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Mn和Mn-Ni-Cu合金等。
通过主动层和被动层材料的不同组合，可以得到不同类型的热双金属，如高温型、中温型、低温型、高敏感型、耐蚀型、电阻型和速动型等。
2.特性表示热双金属特性的主要参量有：①比弯曲。
包括影响热双金属弯曲量的所有材料特性。
它是衡量热双金属对温度变化灵敏程度的一个重要参量。
②使用温度范围。
热双金属可以正常工作的温度范围。
包括线性温度范围和允许使用温度范围。
在线性温度范围内热双金属的弯曲位移量与温度呈线性关系，比弯曲值最大。
允许使用温度范围大于线性温度范围。
在此范围内，虽然比弯曲值有所降低，但内部热应力尚低于材料的弹性极限，仍能安全使用。
③弹性模量。
计算热双金属元件产生的推力、力矩和内应力时所需的参量。
④电阻率。
计算直接通电加热的热双金属元件发热温度的参量。
最常用的3Ni24Cr2(主动层)/ 4J36(被动层)热双金属的主要特性为：比弯曲(室温～150℃),(13.2～15.5)×10-6℃-1；允许使用温度范围，-70～+450℃；线性温度范围, -20～+180℃；弹性模量,≥16000kgf/mm2；电阻率(20±5℃)，77～84μΩ·cm。
热双金属各组元的热膨胀系数不同，当温度变化时各组元的膨胀或收缩量不同，作为一个整体的热双金属元件将发生弯曲。
这一热敏特性广泛用于温度测量、温度控制、温度补偿和程序控制等。
双金属片说明
双金属片
双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料。
双金属片的特性主要包括：
1.具有合适的热膨胀系数：双金属片的热膨胀系数应该与被连接的部件的热膨胀系数相近，以确保连接的可靠性。
2.具有高强度和良好的导电性能：双金属片应具有足够的强度，以承受连接处的机械应力和电应力。
此外，双金属片应具有良好的导电性能，以便连接到电路中。
3.具有良好的导热性能：双金属片应具有良好的导热性能，以便在连接处产生热量时，能够有效地传递热量。
4.具有良好的耐腐蚀性能：双金属片应具有良好的耐腐蚀性能，以抵御介质、气体和化学物质等对双金属片的腐蚀。
5.具有良好的加工性能：双金属片应具有良好的加工性能，以便于加工和装配。
6.热膨胀系数：双金属片中的各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，这种复合材料的热膨胀量也会发生变化，从而实现自动补偿。
7.弹性：双金属片具有一定的弹性，能够补偿温度变化引起的形变。
8.机械强度：双金属片具有一定的机械强度，能够承受一定的负荷。
9.耐磨损：双金属片表面经过特殊处理，可以增强其耐磨损性能。
10.温度稳定性：双金属片具有良好的温度稳定性，能够在较宽的温度范围内保持稳定的形状和尺寸。
11.耐腐蚀性：双金属片耐腐蚀性较好，能够在酸、碱、盐等环境中长期使用。
12.导电性：双金属片可以作为导电材料，用于制造电器设备。
13.磁性：双金属片可以作为磁性材料，用于制造电器设备中的磁路。
以上是双金属片的主要特性，双金属片是一种重要的连接材料，其在各个领域的应用非常广泛，电器、机械、汽车等领域。
热双金属简介及在热保护器中的应用
自1858年英国 Wilson公司用黄铜和钢 制成热双金属并取得专利以来，热双金属的 生产和应用已有一百多年的历史。由于热双 金属具有稳定可靠灵敏的记忆合金的特性， 在我国控温器行业中更大量应用，现将热双 金属的生产厂家、工作原理等及在热保护器 中的应用的一些实践经验简介如下：
1 热双金属简介
1.1 主要生产厂家 目前世界上生产热双金属的主要生产厂
连续固相复合法又分为室温固相复合法
使用连续固相复合法。其工艺流程为：
和连续热复合法。其生产的优缺点见表2。 表2
室温固相复合法
连续热复合法
1.压下量小，轧机小；
优 1.室温下固相复合，不需复杂的温控设 2.加工前表面光洁度要求较低；
备；3.退火时间短，退火目Fra bibliotek是以消除应力为
点
2.轧制后产品表面光洁度高； 3.板形保证良好。
家仍集中在欧美和日本，我国近几年来在热 双金属的研究和生产上也有较大的发展，其 中我们搜集到的代表性企业列在表1。
热双金属资料.
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热双金属的主动层合金
膨胀系数特性
主动层合 金的膨胀 系数随温 度变化关 系图
膨胀系数
33 31 29 27 25 23 21 19 17 15
93℃ 149℃ 260℃ 371℃
Mn72Cu18Ni10 Ni22Cr3 Ni20Mn6 Ni18Cr11 Ni19Cr2
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热双金属的被动层合金
热双金属的被动层合金一般都是膨胀系 数 很 低 的 镍 铁 合 金 。 在 1896 年 科 学 家 Guillaume发明了因瓦合金，在室温下，其 膨胀系数非常低，仅约1.2×10-6/℃，为热双 金属的开发打下了基础。
复合
三层复合
受热
受热
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热双金属的组元合金
▪高膨胀层（HES） 膨胀系数较高的一层组元合金
▪低膨胀层（LES） 膨胀系数较低的一层组元合金
▪中间层（MID) 夹在主动层和被动层之间材料
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热双金属的主动层合金
热双金属的主动层合金要求膨胀系数大， 熔点高，复合性好，弹性模量与被动层合金相 差不大。可作为主动层材料的合金很多，有铁 镍铬、铁锰镍、锰铜镍、纯镍、纯铁、黄铜、 青铜及不锈钢等。
常 用 的 被 动 层 合 金 一 般 包 括 Ni36Fe 、 Ni39Fe、Ni40Fe、Ni42Fe、Ni45Fe和Ni50Fe 等低膨胀合金或定膨胀合金。
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热双金属简介及其与记忆合金的比较
管理及其他M anagement and other热双金属简介及其与记忆合金的比较董天宇（成都市第七中学高新校区，四川 成都 610000）摘 要：本文目的在于介绍热双金属的原理、分类、特性、应用，并和记忆合金做简单比较。
关键词：热双金属；记忆合金；比较；原理中图分类号：TG139.6 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2018）06-0194-2生活当中，我们经常用到的一些电器都有热双金属的身影，它与我们的生活息息相关，比如电熨斗，空调，电水壶，电饭煲，家用安全插座等等。
并且在其他各种领域也有广泛应用比如航天工业的座舱温度计，安全领域的自动灭火器等等。
18世纪热双金属就已经被人们发明并应用，而最近几年来记忆金属才被发现并广泛应用[1]。
虽然两者都有在温度变化的情况下发生形状变化的效应，但由于两者原理及材料特性并不相同而有不同的应用[2]。
1热双金属1.1 热双金属的原理及结构1.1.1热双金属原理热双金属是由两种或两种以上不同热膨胀系数的金属组合而成，一般常见形状为条状或片状，因此常把它称之为热双金属片。
热双金属片由被动层和主动层组成，主动层材料要求是线膨胀系数较大，被动层材料要求是线膨胀系数较小。
在温度变化时，主动层的形变较大，而被动层形变较小，因此热双金属发生变形，最终热能转化成机械能，并达到热双金属机构动作的目的。
1.1.2主动层材料选取主动层材料的选取，要求不仅膨胀系数大并且需要有焊接性好，耐腐蚀性等，并且主被动层弹性模量相近。
主要分为有色金属及其合金和黑色金属及其合金两大类。
有色金属及其合金有黄铜蒙铜，铝青铜，铍青铜等，黑色金属及其合金有铁镍铬，铁镍钼，铁镍锰合金等[3-5]。
其中黑色金属应用更广泛。
1.1.3被动层材料选取被动层材料除了热膨胀系数小还需要耐腐蚀性良好，焊接性良好的特性。
主要采用铁镍合金，铁镍合金由镍的不同含量有许多不同的特殊性质，这里不做详细论述[6]。
1.2 热双金属的特性热双金属材料主要有热敏感性，弹性模量，电阻率，线性温度范围，允许使用温度范围，允许弯曲应力等特性，现就一部分特性作如下说明：热敏感性：热敏感性是衡量热双金属对温度敏感程度的一个重要指标，主要包括比曲率，温曲率，敏感系数三种表达方式。
热双金属带材的分类
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1411(R11)
14.9±5%
0.11±10%
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1309(R9)
13.9±5%
0.09±10%
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1306(R6)
13.8±5%
0.06±10%
Ni36
电阻系列
5J1306B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J1309A
Ni20Mn6
Cu
Ni36
电阻系列
5J1309B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J141lA
Ni20Mn6
Cu
Ni36
电阻系列
5J1411B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J1417A
Ni20Mn6
Cu
Ni36
电阻系列
◇热双金属带材的分类、特性和应用:
类 型
特性和应用
1．高敏感性
如5J20110有很高的热敏感性能和电阻率，可提高仪器灵敏度，缩小尺寸或增大作用力。但弹性模量和允许应力较低，耐腐蚀性能较差。常用作陀螺仪和其他电真空器件中的无磁非匹配瓷封材料
2．通用型
如5J1480、5J1580等有较高的热敏感性和较高电阻率，低温稳定性良好，焊接较容易，应用较广。主要用于中温测量及自动控制设备中热敏感元件
5J1417B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
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类 型
特性和应用
1．高敏感性
如5J20110有很高的热敏感性能和电阻率，可提高仪器灵敏度，缩小尺寸或增大作用力。但弹性模量和允许应力较低，耐腐蚀性能较差。常用作陀螺仪和其他电真空器件中的无磁非匹配瓷封材料
2．通用型
如5J1480、5J1580等有较高的热敏感性和较高电阻率，低温稳定性良好，焊接较容易，应用较广。主要用于中温测量及自动控制设备中热敏感元件
8.0
5J1440(R40)
14.9±5%
0.40±7%
152000
-20～150
-70～200
8.2
5J1435(R35)
14.8±5%
0.35±7%
152000
-20～150
-70～200
8.2
5J1433(R33)
14.8±5%
0.33±7%
152000
-20～150
-70～200
8.2
5J1435(R30)
Ni
Ni36
电阻系列
注：带材厚度范围：0.08～1.5mm;带材宽度范围：1.5～115mm。
◇带材尺寸公差范围：
厚度mm
宽度mm
尺寸
公差范围
尺寸
公差范围
0.08-0.25
±0.01
1.5-12
±0.05
＞0.25-0.50
±0.01
12-25
±0.05
0.50-0.75
±0.015
25-75
±0.15
-20～150
-70～200
7.7
5J1480(5J18)
14±5%
0.8±5%
147000
-20～180
-70～350
8.2
5J1580(5J16)
15±5%
0.78±5%
147000
-20～180
-70～350
8.1
5J1070(5J23)
10.8±5%
0.70±5%
152000
＋20～350
-70～500
低膨胀层
5J20110
Mn75Nil5Cul0
(Mn72Nil0Cul8)
ห้องสมุดไป่ตู้Ni36
高敏感、高电阻、中温用
5J1480
Ni22Cr3
Ni36
中敏感、中电阻、中温用
5J1580
Ni20Mn6
Ni36
中敏感、中电阻、中温用
5J1070
Nil9Cr11
Ni42
中敏感、较高温用
5J1306A
Ni20Mn6
Cu
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1305(R5)
13.7±5%
0.05±10%
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1460(R60)
14.9±5%
0.60±7%
152000
-20～150
-70～200
8.2
◇牌号、组元层合金牌号及特性
牌号
组元层合金牌号
特 性
高膨胀层
中间层
Ni22Cr3
Ni
Nj36
电阻系列
5J1433A
Ni20Mn6
Ni
Ni36
电阻系列
5J1433B
Ni22Cr3
Ni
Ni36
电阻系列
5J1435A
Ni20Mn6
Ni
Ni36
电阻系列
5J1435B
Ni22Cr3
Ni
Ni36
电阻系列
5J1440A
Ni20Mn6
Ni
Ni36
电阻系列
5J1455A
Ni20Mn6
14.8±5%
0.30±7%
152000
-20～150
-70～200
8.2
5J1325(R25)
13.9±5%
0.25±8%
152000
-20～150
-70～200
8.2
5J1325(R20)
13.3±5%
0.20±8%
152000
-20～150
-70～200
8.2
5J1415(R15)
14.8±5%
5．耐腐蚀型
如5J14140、5J15120具有中热敏感性、高电阻和良好的耐蚀性，适合于恶劣环境或特定的腐蚀介质中使用
6．电阻型
它是由一层用高导电金属或合金制成的中间层与热双金属组元牢固地结合在～起的制品。改变中间层的厚度比，就可以调整其要求的电阻率。电阻型热双金属可用做热继电器、断路器、电动机过载饱和器等电气保护装置的热敏元件。在同～外型尺寸的保护装置中，只要更换不同电阻率的敏感元件，便能作多种不同容量的过载保护，因此有利于电气保护装置的小型化和标准化。5J1306、5J1411……5J1455等都是电阻型热双金属带
3．低温型
如5J1380在一70％以下具有较高热敏感性和较高电阻率，适于低温测量及自动控制中热敏感元件
4．高温型
如5J1070、5J0756具有低热敏感性，线性温度范围宽，在高温下具有良好的抗氧化性。5J1070适于300°C以上环境温度中，5J0756线性温度范围更宽，最高工作温度可达650°C。可分别用于较高温和高温测量及自动控制设备中的热敏感元件
250～270
5J1325
300～320
5J1435
300～320
5J1440
300～320
0.15±10%
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1411(R11)
14.9±5%
0.11±10%
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1309(R9)
13.9±5%
0.09±10%
122000
-20～150
-70～200
8.2
5J1306(R6)
13.8±5%
0.06±10%
Ni36
电阻系列
5J1306B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J1309A
Ni20Mn6
Cu
Ni36
电阻系列
5J1309B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J141lA
Ni20Mn6
Cu
Ni36
电阻系列
5J1411B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J1417A
Ni20Mn6
Cu
Ni36
电阻系列
0.75-1.50
±0.020
75-100
±0.20
◇热双金属元件稳定化热处理制度：
牌号
温度℃
热处理制度
冷却方式
保温时间h
5J20110
260～280
1～2
空冷
5J1480
300～320
5J1580
300～320
5J1070
380～400
5J1306
250～270
5J1411
250～270
5J1417
7．特殊型
根据某些特殊要求制备的，具有相应特殊性能的制品。如5JL017等
◇牌号、主要物理特性
牌号
比弯曲
(10-5C-1室温至150℃)
电阻率ρ(10-5Ω·m
(20±5℃)
弹性模量
E
Mpa
(不小于)
线性温度
范围℃
允许使用温度范围℃
密度
5J20110(5J11)
20.5±5%
1.10±5%
115000
5J1417B
Ni22Cr3
Cu
Ni36
电阻系列
5J1320A
Ni20Mn6
Ni
Ni36
电阻系列
5J1320B
Ni22Cr3
Ni
Ni36
电阻系列
5J1325A
Ni20Mn6
M
Ni36
电阻系列
5J1325B
Ni22Cr3
Ni
Ni36
电阻系列
5J1430A
Ni20Mn6
Ni
Ni36
电阻系列
5J1430B