材料熱膨脹系數(shù)測定

1、材料熱膨脹系數(shù)測定材料熱膨脹系數(shù)測定組員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解材料的膨脹曲線對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義； 掌握示差法測定材料熱膨脹系數(shù)的原理和方法。 利用材料的熱膨脹曲線確定材料的特征溫度，如玻璃轉(zhuǎn)化溫度。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 熱膨脹是指制品在加熱過程中的長度變化。其表示方法常分為線膨脹率和線膨脹系數(shù)兩種。測定時，以一定的升溫速度，加熱試樣到指定的測試溫度，測定試樣隨溫度變化而發(fā)生的伸長量。 線膨脹率是指由室溫至試驗(yàn)溫度間，樣品長度的相對變化率。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 熱膨脹是指制品在加熱過程中的長度變化。其表示方法常分為線膨脹率和線膨脹系數(shù)兩種。測定時，以一定的升溫速度，加熱試樣到指

2、定的測試溫度，測定試樣隨溫度變化而發(fā)生的伸長量。 線膨脹率是指由室溫至試驗(yàn)溫度間，樣品長度的相對變化率。1 1、線膨脹系數(shù)：、線膨脹系數(shù)： 線膨脹系數(shù)是指與單位溫度變化對應(yīng)的試樣單位長度的線膨脹量，當(dāng)溫度從 到 時，試樣的長度相應(yīng)的從 到 ，則材料在該溫度區(qū)間的平均線膨脹系數(shù) 為： 的單位為：TLLTTLLL112112)(2L1L1T2T11mmmm C2 2、體膨脹系數(shù)、體膨脹系數(shù) 體膨脹系數(shù)是指與單位溫度變化對應(yīng)的試樣單位體積的體積膨脹量，在溫度 到 時，試樣的體積從相應(yīng)的從 到 ，則材料在該溫度區(qū)間的平均題膨脹系數(shù) 為： 由于體膨脹系數(shù)測量較為復(fù)雜，有各向同性與異性之分，具體不展開。2

3、V1V1T2TTVVTTVVV112112)(三、具體實(shí)驗(yàn)原理（三、具體實(shí)驗(yàn)原理（線膨脹線膨脹）本實(shí)驗(yàn)采用接觸方式的示差法測熱膨脹系數(shù)，具體如下： 示差法是基于采用熱穩(wěn)定性良好的材料石英玻璃(棒和管）在較高的溫度下，其線膨脹系數(shù)隨溫度而改變的性質(zhì)很小。當(dāng)溫度升高時，石英玻璃與待測試樣都會發(fā)生膨脹，但是待測試樣的膨脹比石英玻璃管上同樣長度部分的膨脹要大，因而使得與待測試樣相接觸的石英玻璃棒發(fā)生移動。 這個移動是石英玻璃棒、石英玻璃管和待測試樣三者的同時伸長和部分抵消后在傳感器上所顯示的 值，它包括試樣與石英玻璃管和石英玻璃棒的熱膨脹之差值，測出這個系統(tǒng)的伸長之差值及加熱前后的溫度差，并根據(jù)已知石

4、英玻璃的膨脹系數(shù)，可測出待測試樣的熱膨脹系數(shù)。L1T通過對材料的熱膨脹性能的測量，得到材料的熱膨脹曲線，從而確定材料的特征溫度。 =石英+L/(L0T) （1） L 試樣從溫度 至 時的伸長量 L0 試樣在溫度 時的原長 T 溫度變化的區(qū)間 其中石英=5.810-7 -1 1T1T2T三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 WTD-2型熱膨脹儀 陶瓷試樣平面磨床 陶瓷試樣（標(biāo)準(zhǔn)樣和壓制樣） 游標(biāo)卡尺 臥式膨脹儀 實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備WTD-2WTD-2型智能熱膨脹儀型智能熱膨脹儀1測溫?zé)犭娕?2膨脹儀電爐 3電熱絲 4電流表 5控制器 6電爐鐵殼 7電爐芯 8待測試樣 9石英玻璃棒 10石英玻璃管 11帶水冷套

5、遮熱板 12支架 13位移傳感器 儀器由主體（電爐及保溫材料、機(jī)座、樣品部件、位移測量部件、冷卻部件），精密溫度控制器，位移傳感器及控制器，保護(hù)氣氛系統(tǒng)及計算機(jī)系統(tǒng)所組成。 電爐采用硅碳管作為發(fā)熱元件，莫萊石纖維為保溫材料。 樣品部件由外套管、位移傳遞桿組成。1000以下測試用石英管、桿；1000以上用剛玉管、桿。樣品尺寸為6840mm。 采用電感調(diào)頻式位移傳感器，量程為2.5mm，配套有二次儀表位移控制儀，分辨率1，精度0.10。 溫度控制器具有手動和自動功能，輸出的電壓值可以手動調(diào)節(jié)，因此升溫速率可手動設(shè)定或由程序曲線設(shè)定。 氣氛控制器由氣源、穩(wěn)壓閥流量計組成，可同時采用雙路供氣。氣氛一般

6、用氧化氣氛（ ）或保護(hù)氣氛（ ）。 計算機(jī)系統(tǒng)分別與溫度控制器和位移傳感器測控儀連接，其配套的數(shù)據(jù)采集與處理軟件可以自動的采集溫度、位移量及對應(yīng)時間，計算和處理數(shù)據(jù)，繪制伸長、溫度曲線和數(shù)據(jù)報表功能。2O2N四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 按測試要求選擇中、高溫系統(tǒng)樣品部件，中溫(1000以下)用石英管、桿；高溫（1000以上）用剛玉管、桿。 裝樣方法：手搖儀器右側(cè)手搖把使樣品部件移動至最左端，暴露樣品槽，輕拿樣品放入槽中，用小起子輕撥樣品桿使之與樣品接觸良好，最后手搖搖把使樣品部件右移進(jìn)入電爐中。 接通冷卻水源，觀察出水口有水流出。 檢查溫控器在手動方式，手動調(diào)壓鈕在最坐位置。然后接通溫控器和位移控制器電源，預(yù)熱5分鐘。 打開計算機(jī)進(jìn)入“熱膨脹儀數(shù)據(jù)采集”軟件，按提示在溫控器自整定儀表上設(shè)定溫度程序，位移傳感器清零，按下通訊健，溫控器設(shè)置為自動方式開始實(shí)驗(yàn)。 測試完成后待溫度降至室溫后取出試樣，切斷儀器電源水源(爐溫200以下切斷水源)。 在計算機(jī)上處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可打印數(shù)據(jù)曲線輸出。 需要使用氣氛時，須先卸下左側(cè)板裝上氣氛管后再裝上左側(cè)板，然后按上述步驟安裝樣品，接通氣源，準(zhǔn)備開始實(shí)驗(yàn)（本儀器氣氛系統(tǒng)只在使用剛玉樣品部件時用）。 五、數(shù)據(jù)記錄及處理五、數(shù)據(jù)記錄及處理1）數(shù)據(jù)記錄溫度伸長溫度伸長溫度伸長2）繪