共晶铝合金热膨胀系数的测定与回归分析

热 膨胀 是材 料 的一个重 要 热物性 参 数 ， 相 变储 能 材 料 尤其 如 此 ． 晶铝 合金 是 较 理想 的 对 共 金 属相 变储 能材料 ． ］研究 其 热膨胀 性质 ， 实 际应 用 过程 中不 可缺少 的一环 ． 响 材料 热膨 胀 是 影 的因素很 多 ， 例如 温度 、 合金 成份 和相 变 、 晶体 缺 陷 、 晶体 各 向异 性 、 铁磁 性 及 工 艺 因 素等 ． 在 不发生 相变 的情 况下 ， 温度 和合 金成 份 的变化 ， 热膨胀 系数的影 响尤 其 明显 ． 这 些影 响不 是 对 但 绝 对 的 ， 因素之 间存 在着 相互制 约 ， 诸 量与 量之 间 的不 确定 性 ， 在 着 相关 关 系 ． 和 含锌 ９ ．％的锌锭 ， 、 ９７ 铜 铍均 以 中间合 金 的形式 加 入 ． 炼过 程 中 ， 别 加入 不 同的 覆 熔 分
盖剂 和精炼 剂 ． 护 重熔后 浇 铸成 直 径 为 ５ ｍ 的试棒 ， 保 ｍ 将试 棒 切 割 成 长 ７ ｎ 的 热 膨胀 试 样 ． ０Ｉ １ ｎ
。
二 ＿
（） ２
２ 实 验 测 定 结 果
１ 种 共 晶 合 金试 样 的 热 膨 胀 １ 测 定结 果见 图 ２ ．
膨 胀 系 数 （ Ｉ ） 回 归分 析 结 果 ． 种 合 金 的 ３个 试 样 为 １ ．１ 试 样 分 别 在 Ｈ一９ Ｒ 皿 的 每 组 １组 ０型 膨 胀 仪
中从室温加热到熔点 ， 测定试样 的伸 长量 ． 结果表明 Ａ 一３ ％Ｍ 一６ ｎ 原子数分 数 ， Ｉ ２ Ｓ ％Ｚ （ 下同 ） 合金从
收 稿 日期 ： ０．７１ ２ ５０．１ ０
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（９７０ ０ ５ ８６ １ ） 作者简介 ： 孙建强 （９ ４）男 ， 士生， １６ － ， 博 主要研究方向为金属相变储能 ．
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第 ２期
孙 建 强 ， ： 晶铝 合 金 热 膨 胀 系数 的 测定 与 回 归 分 析 等 共
明， 从室温到熔点之 间合金 真膨胀 系数 的变化 规律可用 温度的三次 多项式来 描述 ． 回归分 析的方 用 法， 研究 了合金元素对膨胀 系数 的影 响 ， 建立 了一个 以温度和合金 成份为 自变量的膨胀 系数 回归 函
数． 关键词 ： 晶铝合金 ； 共 热膨 胀 系 数 ； 回归 分 析 中 图 分 类 号 ：Ｇ１１ Ｔ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０７７ ６ （０ ６０ ． １—６ １０ ．１２２ ｏ ）２０ ２０ ０
合金 成份 为 自变量 的膨胀 系数
回归函数 ．
图 １ 共 晶铝 合 金膨 胀 系 数 测 定 装 置
ｌ 膨 胀 试 样 的 制备 与 实验 方 法
１ 种合 金试 样 的配料 成份 （ １ 原子 数 分数 ， 见表 １ ％） ．
熔 炼 在 Ｓ ２５１ Ｇ ．．０型坩 埚 电阻炉 中进 行 ． 金熔 炼原 料 采用 含铝 ９ ．％的铝锭 、 合 ９８ 含镁 ９ ．１ ９ ３％
的相 关 关 系 的数 学 研 究 ， 常 最
用 的 方 法 就 是 回 归 分 析 方
法 ． 文 在 Ｈ一９ Ｊ本 ｏ膨胀 仪 上
（ 图 １， 如 ） 测定 了 １ 种 共 晶 铝 １ 合金 的 热 膨 胀 系数 ． 利 用 多 并
元 回归 的方法 对这 些结 果进 行
了分析 ， 立 了一 个 以温 度 和 建
（ １ ）
’
．
式 中 Ｚ和 Ｚ 。 分别代 表 Ｔ 和 Ｔ 温度 下 的试样 的长 度 ． 。 ２ 当温 度 一Ｔ 和 Ｚ 一Ｚ 趋 向于 ０时 ， 。 。 温 度 和长 度分 别用 Ｔ和 Ｚ 示 ， 表 则试样 的真线膨 胀 系数 由下式 计算 引：
。 ｒ
＝
。
数 回零 ． 为 １ 热膨胀 测 量 ． 此 次 待炉 温降 至室温 时 ， 进行 下个 试 样 的测 量 ． 再
表 １ １ 种 共 晶 铝 合 金 试 样 的 配 料 成 份 １
试 样 的平均 线膨胀 系数 由下式 计算 ：
。 ＝ 。， ｌ 去
。 ＝
・
１ ｉ ２ｍ Ｉ
每种 合金 ３个试 样为 １ ． 组 在室 温时 ， 膨胀 试 样装 入 石英 管 中 ， 分表 预压 ０ Ｏ ｎ， 调零 ． 电偶 与 试样 相接 触 ． 将 千 ．１ｎ１并 Ｉ 热 以 ８ ０ｖ的电压 通 电升温 ， １ ｉ记 录 １ 每 ｎ ｍ 次时 间 、 度 和千分 表 的读数 ， 慢升 温至 千分 表 的读 温 缓
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第 ２ 卷第 ２ ３ 期
２０ ０６年 ６ 月
广 东 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｄａ ｇ ｏ ｇＵｎｖｒｉ ｆＴｅｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＣ ｌｎ ｄ ｎ ｉｅｓ ｙｏ ｃｎ ｌｇ ｔ
Ｖｏ ． ３ １ ２ Ｎｏ． ２
２ ８℃ 加热到 ４８℃时 ， Ａ ｒ ４ 其 Ｉ Ｅ值为 ２ ３０×１ ℃～，ｊ ５ ｕ ％Ｍ 一０ ０ ％Ｂ 合 金从 ２ ．６ ０ Ａ 一１％Ｃ 一９ Ｓ ．４ ｅ ５℃
加 热 到 ５ １ 时 ， ＡＬ ￣ 值 为 １８ １ ０ ℃ ～ ， 别 是 ｌ 种 合 金 中 最 高 和 最 低 的 ． 归 参 数 表 １℃ 其 Ｉｑ ．８ ×１ 分 １ 回
Ｊｎ ０ ６ ｕｅ２０
共 晶 铝 合 金 热 膨 胀 系数 的 测 定 与 回 归 分 析
孙建强 ， 张仁元 ， 国辉 ， 学忠 卢 沈
（ 东 工 业 大 学 材 料 与 能 源 学 院 ， 东 广 州 ， １００ 广 广 ５０９ ）
摘要 ： 道 了能作 储能材料用 的 １ 种共 晶铝合金 的平 均线膨胀 系数 （ Ｉ Ｅ） 报 １ Ａ ｒ 的测定结 果和真线性