膨胀系数测定方法汇总

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物体的体积或长度随温度的变化而膨胀的现象称为热膨胀。其变化能力以等压(p一定)下,单位温度变化所导致的长度、面积或体积的变化,即热膨胀系数表示。热膨胀的本质是晶体点阵结构间的平均距离随温度变化而变化。材料的热膨胀通常用线膨胀系数或者体膨胀系数来表述。热膨胀系数是材料的主要物理性质之一,它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。

二、热膨胀系数检测意义

在实际应用中,当两种不同的材料彼此焊接或熔接时,选择材料的热膨胀系数显得尤为重要,如玻璃仪器、陶瓷制品的焊接加工,都要求两种材料具备相近的热膨胀系数。在电真空工业和仪器制造工业中广泛地将非金属材料与各种金属焊接,也要求两者有相适应的热膨胀系数:如果选择材料的膨胀系数相差比较大,焊接时由于膨胀的速度不同,在焊接处产生应力,降低了材料的新葡亰496net强度和气密性,严重时会导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。如果层状物由两种材料迭置连接而成,则温度变化时,由于两种材料膨胀值不同,若仍连接在一起,体系中要采用——中间膨胀值,从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力,恰当的利用这个特性,可以增加制品的强度。因此,测定材料的热膨胀系数具有重要意义。

三、热膨胀系数的影响因素

1. 化学矿物组成

热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同,结构不同的物质,膨胀系数不相同。通常情况下,结构紧密的晶体,膨胀系数较大;而类似于无定形的玻璃,往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数。

2.相变

材料发生相变时,其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时,点阵结构重排伴随着金属比容突变,导致线膨胀系数发生不连续变化。

3.合金元素对合金热膨胀有影响

简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量,可以近似按照各相所占的体积百分比,利用混合定则粗略计算得到。

4.织构的影响

单晶或多晶存在织构,导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异,导致热膨胀各向异性,平行晶体主轴方向热膨胀系数大, 垂直方向热膨胀系数小。

5.内部裂纹及缺陷也会对热膨胀产生影响

四、膨胀系数的测定方法

耐火材料线膨胀系数的常用测量方法是顶杆式间接法和望远镜直读法。新的激光法测定线膨胀系数也越来越受到重视。

顶杆式间接法

顶杆法是一种经典方法,采用新葡亰496net测量原理,即将试样的一端固定在支持器的端头上,另一端与顶杆接触,试样、支持器和顶杆同时加热,试样与这些部件的热膨胀差值被顶杆传递出来,并被测量。这类仪器由于试样位置(立式或卧式)、膨胀量的测量方法(直接测量、电子或光学方法)而区分成多种型号的仪器。应用较普遍的是电感式膨胀仪。它的传感器是差动变压器,也称差动变压器热膨胀仪。由于顶杆和支持器尺寸较长,高温炉的加热条件难于使温度分布均匀一致,顶杆和支持器之间的膨胀量难以相互抵消,所以膨胀的测量值需要校正。

望远镜直读法

望远镜直读法是用双筒望远镜直接观察炉内高温下试样膨胀的变化值,通过计算得到线膨胀系数。测量温度可高达2000℃,目镜上的测微计直接测量试样伸长量。所用试样较长,加热炉要有足够的恒温带。该方法的缺点是一般不易自动记录。

激光法测量

热膨胀是近年发展的。它是以一激光束扫描试样,而不断测定试样在加热过程中长度的变化。由于测量精度高、计算机组成的全自动控制、记录和多功能系统而受到欢迎。选择热膨胀测量方法时主要考虑测试范围、待测材料的种类和特性、测量精度和灵敏度等。

五、热膨胀系数的检测标准

1、GB/T 34183-2021 建筑设备及工业装置用绝热制品 热膨胀系数的测定

2、GB/T 3074.4-2021 石墨电极热膨胀系数(CTE)测定方法

3、GB/T 16920-2021 玻璃 平均线热膨胀系数的测定

4、GB/T 28194-2021 玻璃 双线法线热膨胀系数的测定

5、GB/T 25144-2021 搪玻璃釉平均线热膨胀系数的测定方法

6、GB/T 16535-2021 精细陶瓷线热膨胀系数试验方法 顶杆法

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