allgosts.ru17.020 Метрология и измерения в целом17 МЕТРОЛОГИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

ГОСТ Р 8.992-2020 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

Обозначение:
ГОСТ Р 8.992-2020
Наименование:
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
Статус:
Действует
Дата введения:
02.01.2021
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
17.020

Текст ГОСТ Р 8.992-2020 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


ГОСТ Р 8.992-2020

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 K to 1000 K

ОКС 17.020

Дата введения 2021-02-01

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. N 185-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 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)

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 K. ССД о ТКЛР представлены в виде таблиц и рассчитаны по уравнениям, отображающим зависимость ТКЛР от значений температуры.

Относительное удлинение (тепловую деформацию) вычисляют по формуле

, (1)

где - удлинение в интервале температуры , м;

Т - конечная температура интервала, К;

- начальная температура, при которой определялись размеры образца L, К;

- размер образца при температуре , м;

- размер образца при температуре Т, м.

Средний (интегральный) ТКЛР в интервале температуры , K вычисляют по формуле

. (2)

Полученные значения относились к значениям температуры Т.

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

. (3)

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

Значения электросопротивления вычисляли по формуле

, (4)

где - коэффициент теплового расширения образца в интервале температуры ;

- интервал температуры;

S - площадь сечения рабочего участка образца;

и - падения напряжения на образце и эталонном сопротивлении соответственно;

- эталонное сопротивление;

- 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 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 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 (Т, L, ) в каждой серии следующим образом:

1-я серия измерений:

;

;

.

Пример

, К

, К

, мм

, мм

, Ом·м

, Ом·м

, К

, мм

, Ом·м

324,65

337,90

70,1040

70,1130

11,840

11,962

331,28

70,1085

11,901

334,15

347,90

70,1090

70,1210

12,514

12,760

341,03

70,1150

12,637

364,40

357,40

70,1330

70,1305

13,027

13,949

360,90

70,1317

13,488

Расчеты проводились аналогичным образом для двух последующих серий.

2-я серия измерений:

;

;

.

3-я серия измерении:

;

;

.

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

- температура для данного образца, усредненная по трем сериям;

- длина для данного образца, усредненная по трем сериям;

- электросопротивление для данного образца, усредненное по трем сериям.

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

Таблица 1 - Стандартные справочные данные о температурном коэффициенте линейного расширения и электросопротивлении Армко железа и никеля

Армко железо

Никель

T, K

, K

, K

, Ом·м

T, K

, K

, K

, Ом·м

300

10,02

9,42

10,882

300

12,80

12,80

6,2058

310

10,17

9,66

11,268

310

12,78

12,78

6,6969

320

10,31

9,90

11,679

320

12,77

12,77

7,1808

330

10,45

10,13

12,115

330

12,77

12,76

7,6596

340

10,59

10,36

12,574

340

12,77

12,77

8,1354

350

10,72

10,58

13,056

350

12,77

12,78

8,6100

360

10,84

10,80

13,561

360

12,77

12,80

9,0854

370

10,96

11,02

14,087

370

12,78

12,82

9,5637

380

11,08

11,23

14,634

380

12,79

12,86

10,046

390

11,19

11,43

15,202

390

12,81

12,91

10,536

400

11,30

11,64

15,790

400

12,83

12,96

11,035

410

11,40

11,83

16,398

410

12,85

13,03

11,545

420

11,50

12,02

17,025

420

12,88

13,10

12,067

430

11,60

12,21

17,670

430

12,91

13,19

12,605

440

11,69

12,39

18,333

440

12,95

13,29

13,159

450

11,78

12,57

19,014

450

12,98

13,40

13,732

460

11,87

12,74

19,713

460

13,03

13,52

14,326

470

11,95

12,91

20,429

470

13,07

13,65

14,942

480

12,03

13,07

21,161

480

13,12

13,80

15,584

490

12,11

13,23

21,910

490

13,17

13,96

16,252

500

12,18

13,38

22,676

500

13,23

14,13

16,950

510

12,23

13,53

23,457

510

13,29

14,32

17,678

520

12,28

13,67

24,254

520

13,35

14,52

18,439

530

12,33

13,81

25,067

530

13,42

14,73

19,235

540

12,37

13,95

25,896

540

13,49

14,96

20,068

550

12,42

14,08

26,740

550

13,57

15,21

20,940

560

12,47

14,20

27,599

560

13,65

15,46

21,853

570

12,52

14,32

28,475

570

13,73

15,74

22,809

580

12,58

14,44

29,366

580

13,82

16,03

23,810

590

12,63

14,55

30,272

590

13,91

16,34

24,858

600

12,68

14,66

31,194

600

14,00

16,66

25,956

610

12,73

14,76

32,132

610

14,10

17,00

27,104

620

12,79

14,85

33,086

620

14,20

17,36

28,306

630

12,84

14,95

34,055

630

14,31

17,74

29,272

650

12,95

15,12

36,044

650

14,53

17,08

30,104

660

13,00

15,19

37,063

660

14,58

16,70

30,514

670

13,06

15,27

38,099

670

14,60

16,33

30,920

680

13,11

15,33

39,153

680

14,62

15,96

31,323

690

13,17

15,40

40,224

690

14,65

15,58

31,722

700

13,22

15,46

41,313

700

14,68

15,51

32,118

710

13,28

15,51

42,421

710

14,70

15,58

32,511

720

13,33

15,56

43,548

720

14,73

15,65

32,900

730

13,38

15,60

44,694

730

14,75

15,71

33,285

740

13,43

15,64

45,859

740

14,78

15,78

33,668

750

13,49

15,68

47,046

750

14,81

15,85

34,047

760

13,54

15,71

48,253

760

14,84

15,92

34,422

770

13,59

15,73

49,482

770

14,87

15,99

34,795

780

13,64

15,76

50,733

780

14,90

16,07

35,163

790

13,69

15,77

52,007

790

14,93

16,14

35,529

800

13,73

15,78

53,304

800

14,96

16,22

35,891

810

13,78

15,79

54,626

810

14,99

16,29

36,250

820

13,83

15,79

55,973

820

15,02

16,37

36,605

830

13,87

15,79

57,345

830

15,05

16,45

36,957

840

13,91

15,78

58,744

840

15,08

16,53

37,305

850

13,96

15,77

60,170

850

15,12

16,62

37,650

860

14,00

15,75

61,625

860

15,15

16,71

37,992

870

14,04

15,73

63,109

870

15,18

16,79

38,330

880

14,07

15,70

64,622

880

15,22

16,88

38,665

890

14,11

15,67

66,167

890

15,25

16,98

38,997

900

14,14

15,64

67,744

900

15,29

17,07

39,325

910

14,18

15,60

69,354

910

15,32

17,17

39,650

920

14,21

15,55

70,998

920

15,36

17,27

39,971

930

14,24

15,50

72,678

930

15,39

17,38

40,289

940

14,26

15,45

74,393

940

15,43

17,48

40,604

950

14,29

15,39

76,147

950

15,47

17,59

40,915

960

14,31

15,32

77,938

960

15,51

17,71

41,223

970

14,33

15,25

79,770

970

15,55

17,82

41,528

980

14,35

15,18

81,642

980

15,58

17,94

41,829

990

14,37

15,10

83,557

990

15,62

18,07

42,126

1000

14,38

15,02

85,516

1000

15,66

18,19

42,421

1010

14,39

14,93

87,519

1010

15,70

18,32

42,712

1020

14,40

14,84

89,569

1020

15,75

18,46

42,999

1030

14,41

14,74

91,666

1030

15,79

18,60

43,283

1040

14,41

14,64

93,813

1040

15,83

18,74

43,564

1050

14,41

14,53

96,010

1050

15,87

18,89

43,841

1060

15,91

19,04

44,115

1070

15,96

19,20

44,386

1080

16,00

19,36

44,653

1090

16,05

19,52

44,917

1100

16,09

19,70

45,177

Приложение А
(справочное)

Экспериментальные данные

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

Таблица А.1 - Экспериментальные данные о ТКЛР и электросопротивлении Армко железа и никеля

Армко железо

Никель

T, K

, K

, Ом·м

T, K

, K

, Ом·м

331,28

10,153

11,901

310

12,78

6,67

341,03

10,377

12,637

330

12,76

7,63

360,90

10,819

13,488

350

12,78

8,57

379,40

11,214

14,852

370

12,82

9,52

388,78

11,407

15,128

390

12,91

10,48

403,15

11,696

15,687

400

12,96

10,98

413,03

11,889

16,439

420

13,1

12,00

428,15

12,175

17,428

440

13,29

13,09

437,65

12,349

18,218

460

13,52

14,24

447,90

12,532

18,732

480

13,8

15,49

458,28

12,712

19,892

500

14,13

16,84

467,40

12,866

20,23

520

14,52

18,31

477,78

13,036

20,864

540

14,96

19,92

487,15

13,186

21,467

560

15,47

21,69

499,15

13,371

22,474

580

16,03

23,62

507,40

13,495

23,116

600

16,66

25,74

517,52

13,642

23,984

620

17,36

28,06

527,03

13,775

24,67

630

17,74

29,01

537,03

13,911

25,548

631

17,7847

29,05

547,15

14,044

26,259

632

17,7474

29,09

559,28

14,197

27,286

633

17,7101

29,13

567,15

14,292

27,906

634

17,6728

29,18

579,53

14,436

28,896

635

17,6355

29,22

586,03

14,508

29,575

636

17,5982

29,26

595,90

14,615

30,625

637

17,5609

29,30

605,03

14,709

31,329

638

17,5236

29,34

619,65

14,852

32,688

639

17,4863

29,38

629,15

14,939

33,679

640

17,449

29,42

638,53

15,022

34,573

641

17,4117

-

648,40

15,104

35,617

642

17,3744

-

667,15

15,246

37,47

643

17,3371

-

678,90

15,327

38,72

644

17,2998

-

686,65

15,377

39,36

645

17,2625

-

697,03

15,439

40,742

650

17,076

29,82

705,15

15,485

41,539

668

16,4046

-

714,78

15,534

42,521

688

15,6586

-

724,28

15,578

43,715

700

15,211

31,79

738,40

15,637

45,173

750

15,85375

33,67

748,65

15,673

46,387

763

15,91182

-

755,40

15,694

47,213

800

16,26

35,47

772,40

15,738

49,331

820

16,39

36,16

780,03

15,754

50,056

840

16,54

36,84

791,90

15,773

51,3

850

16,7

37,17

798,78

15,779

52,721

860

16,87

37,50

809,90

15,787

54,156

880

17,06

38,16

818,40

15,789

55,44

900

17,26

38,79

827,15

15,787

56,632

920

17,47

39,42

837,90

15,780

57,885

940

17,7

40,02

846,78

15,771

59,108

950

17,95

40,32

855,90

15,757

60,338

960

18,2

40,62

865,90

15,737

61,927

980

18,47

41,20

874,40

15,716

62,983

1000

18,75

41,77

883,90

15,689

64,588

1020

19,05

-

893,28

15,659

66,033

1040

19,36

-

902,40

15,625

67,012

1050

19,68

43,12

912,53

15,583

68,32

1060

19,78

-

920,40

15,547

70,183

1080

19,76

-

931,15

15,493

71,817

1100

19,78

44,39

944,65

15,418

74,256

952,40

15,371

75,334

966,28

15,280

77,72

976,53

15,207

79,777

985,53

15,138

82,211

993,65

15,074

83,185

1004,90

14,979

85,01

1015,65

14,883

86,706

1023,53

14,809

89,16

1033,15

14,716

90,769

1041,65

14,629

93,428

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

- данные [1];

- аппроксимирующий полином (300-630) K;

- аппроксимирующий полином (630-690) K;

- аппроксимирующий полином (700-1100) K

Рисунок А.1 - Экспериментальные данные о температурной зависимости дифференциального ТКЛР никеля и аппроксимирующие полиномы

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

(300-630) K

(630-690) K

(700-1100) K

- данные [1];

- аппроксимирующий полином (300-650) K;

- аппроксимирующий полином (660-1100) K

Рисунок А.2 - Экспериментальные данные о температурной зависимости среднего ТКЛР никеля и аппроксимирующие полиномы

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

(300-650) K

(660-1100) K

- данные [1];

- аппроксимирующий полином (300-620) K;

- аппроксимирующий полином (630-1100) K

Рисунок А.3 - Экспериментальные данные о температурной зависимости электросопротивления никеля и аппроксимирующие полиномы

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

(300-620) K

(630-1100) K

- данные [1];

- аппроксимирующий полином

Рисунок А.4 - Экспериментальные данные о температурной зависимости дифференциального ТКЛР Армко железа и аппроксимирующий полином

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

- данные [1];

- аппроксимирующий полином (300-500) K;

- аппроксимирующий полином (500-1050) K

Рисунок А.5 - Экспериментальные данные о температурной зависимости среднего ТКЛР Армко железа и аппроксимирующие полиномы

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

(300-500) K

(510-1050) K

- данные [1];

- аппроксимирующий полином

Рисунок А.6 - Экспериментальные данные о температурной зависимости электросопротивления Армко железа и аппроксимирующий полином

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

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 k=2, соответствующий уровню доверия 95% при допущении нормального распределения. Оценивание неопределенности проведено в соответствии с ГОСТ Р 34100.3

- данные [1]; - данные [2]; - данные [3]

Рисунок А.7 - Экспериментальные данные температурных зависимостей ТКЛР никеля

- данные [1]; - данные [4]; - данные [5]; - данные [6]

Рисунок А.8 - Экспериментальные данные о температурной зависимости электросопротивления никеля

- данные [1]; - данные [2]; - данные [3]

Рисунок А.9 - Экспериментальные данные температурных зависимостей ТКЛР Армко железа

- данные [1]; - данные [8]; - данные [7]; - данные [9] ; - данные [10]

Рисунок А.10 - Экспериментальные данные о температурной зависимости электросопротивления Армко железа

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.Мурлиева, М.Э.Исхаков, С.Х.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. - B 1611 (1977) - 4872

[4]

Kamalakar M.V. Thesis Ph.D. - Jadavpur University - Kolkata, 2009

[5]

Bel'skaya E.A., Peletsky V.E. Nickel. The electrical resistivity in the temperature range 200-1500 K: Standard Reference Data. - Moscow, 1985

[6]

Shmatko O.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 V.S., Lebedev V.V. - ФММ (Russian) - 8 (1959) - 223

[10]

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

УДК 669.539.5-536:006.354

ОКС 17.020

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

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2020