热膨胀系数测试技术简介
热膨胀系数测试技术简介
几种无机材料的热膨胀曲线
•
如果金属在加热或冷却的过 程中发生相变，由于不同组 成的比容差异，将引起热膨 胀的异常，这种异常的膨胀 系数为研究材料中的组织转 变提供了重要的信息。 研究金属热膨胀的另一方面 兴趣来自于仪表对材料热膨 胀性能的特殊要求。
•
例如，作为尺寸稳定零件的微 波设备谐振腔、精密计时器 和宇宙航行雷达天线等，都 要求在气温变动范围内具有 一定的膨胀系数的合金；电 真空技术中为了与玻璃、陶 瓷、云母、人造宝石等气密 封接要求具有很低膨胀系数 的合金；用于制造热敏性元 件的双金属却要求高膨胀合 金。 这就需要研究化学成分和组织 结构对合金膨胀系数的影响。
三．材料热膨胀系数的检测方法
人类很早（十八世纪）就测定固体的热膨胀。当时的测定装置很原 始：水平放置约15厘米长的试样，下面点燃几支蜡烛加热，通过齿轮机 构放大来确定试样长度的变化。
十九世纪到现在，人们创造了许多测定方法。上世纪60年代出现了 激光法，出现了用计算机控制或记录处理测定数据的测量仪器。
触，试样的另一端通过一 个石英顶杆将膨胀引起的 位移传递到千分表上，即 可读出不同温度下的膨胀
量。
自制立式膨胀仪
自制立式膨胀仪（智能型）
卧式膨胀仪
四．示差法的测定原理（石英膨胀仪）
图43-3 示差法测定材料膨胀系数的装置 １— 测温热电偶；２—膨胀仪电炉；３—电热丝；４—电流表；５—调压器； ６—电炉铁壳；７—铜柱电炉芯；８—待测试棒；９—石英玻璃棒； １０—石英玻璃管；１１—遮热板；１２—铁制支承架；１３—千分表； １４—水瓶；１５—水银温度计； １６—电位差计。
例：夹层玻璃
目的意义
• 焊接或熔接 当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，都要求二种材料具备相近 的膨胀系数。 如两种不同金属的焊接，玻璃仪器的焊接加工，在电真空工业和 仪器制造工业中广泛地将非金属材料（玻璃、陶瓷）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，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会 导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。
干涉法测热膨胀系数
干涉法测热膨胀系数【实验目的】1、 了解迈克尔逊干涉仪的基本原理。
2、 采用干涉法测量试件的线膨胀系数。
【实验原理】1、固体的线膨胀系数在一定温度范围内，原长为0L （在0t ＝0℃时的长度）的物体受热温度升高，一般固体会由于原子的热运动加剧而发生膨胀，在t （单位℃）温度时，伸长量△L ，它与温度的增加量△t （△t=t-0t ）近似成正比，与原长0L 也成正比，即：△L=α×0L ×△t （1）此时的总长是：t L ＝0L +△L （2）式中α为固体的线膨胀系数，它是固体材料的热学性质之一。
在温度变化不大时，α是一个常数，可由式（1）和（2）得tL L t L L L t 1000∙∆=-=α （3） 由上式可见，α的物理意义：当温度每升高1℃时，物体的伸长量△L 与它在0℃时的长度之比。
α是一个很小的量，附录中列有几种常见的固体材料的α值。
当温度变化较大时，α可用t 的多项式来描叙：α＝A+Bt+C 2t +……式中A ，B ，C 为常数。
在实际的测量当中，通常测得的是固体材料在室温1t 下的长度1L 及其在温度1t 至2t 之间的伸长量，就可以得到热膨胀系数，这样得到的热膨胀系数是平均热膨胀系数α：()()1212112112t t L L t t L L L -∆=--≈α （4）式中1L 和2L 分别为物体在1t 和2t 下的长度，△21L ＝2L -1L 是长度为1L 的物体在温度从1t 升至2t 的伸长量。
在实验中我们需要直接测量的物理量是21L ∆，1L ，1t 和2t 。
2、干涉法测量线膨胀系数图1 干涉法线膨胀系数原理图采用迈克尔逊干涉法测量试件的线膨胀系数如图1所示，根据迈克尔逊干涉原理可知，长度为L 1的待测试件被温控炉加热，当温度从t 1上升至t 2时，试件因线膨胀推动迈克尔逊干涉仪动镜（反射镜3）的位移量与干涉条纹变化的级数N 成正比，即：2λNL =∆ (5)式中λ 为激光的光波波长。
热膨胀实验测量物体随温度变化的尺寸变化
热膨胀实验测量物体随温度变化的尺寸变化热膨胀是物体在温度变化时发生的尺寸变化现象。
通过热膨胀实验，我们可以准确测量物体随温度的变化而引起的尺寸变化。
本文将介绍热膨胀实验的基本原理、实验步骤和结果分析，并探讨该实验在工程领域中的应用。
1. 实验原理热膨胀实验是基于热膨胀系数的概念进行的。
热膨胀系数是指单位温度升高时物体长度、面积和体积的增加量与初始长度、面积和体积之比。
通常表示为α，单位为1/℃。
不同物质具有不同的热膨胀系数。
根据热膨胀原理，我们可以使用热膨胀计或光学仪器来测量物体随温度变化的尺寸变化。
热膨胀计通过固定一端，另一端连接到被测物体上，当温度升高时，被测物体发生膨胀，热膨胀计就可以测量出长度的变化。
光学仪器可以通过观察物体表面的纹理或标记的位移来测量尺寸变化。
2. 实验步骤2.1 准备实验装置：需要热源、被测物体、热膨胀计或光学仪器等。
确保实验环境稳定，并且能够测量到足够大的温度范围。
2.2 定义测量对象：确定被测物体的尺寸和形状，并且选取合适的测量方法。
热膨胀计适用于长条状物体或线膨胀测量，光学仪器适用于平面或曲面的膨胀测量。
2.3 进行基准测量：在恒定温度下进行基准测量，记录下物体的初始尺寸。
可重复测量多次，计算平均值以提高测量精度。
2.4 进行温度变化实验：将被测物体加热或冷却至不同温度，同时记录下相应的尺寸变化。
温度变化的范围可根据实验需求进行调整，一般可选取5-10个不同温度点。
3. 实验结果分析根据实验得到的数据，我们可以绘制出随温度变化的尺寸变化曲线。
通过分析曲线的斜率，我们可以求得物体的热膨胀系数α。
若为线性关系，即呈直线，则热膨胀系数为斜率值。
在实验结果分析时，还需要考虑到实验误差的影响。
实验误差可能来自于仪器的精度、环境的变化等因素。
为提高实验精度，可以重复实验多次，并计算测量值的平均数和标准偏差。
4. 应用领域热膨胀实验在工程领域具有广泛的应用。
例如，铁路、桥梁和建筑结构的设计中需要考虑到温度变化引起的尺寸变化，以避免因热膨胀而导致的应力集中和结构损坏。
材料热膨胀系数测定
1、线膨胀系数：
▪ 线膨胀系数是指与单位温度变化对应的试 样单位长度的线膨胀量，当温度从 T 1 到 T 2 时，试样的长度相应的从L1 到 L 2，则材料
在该温度区间的平均线膨胀系数为：
L2 L1 L
L1(T2 T1) L1T
▪ 的单位为：mm1 m C1
2、体膨胀系数
▪ 体膨胀系数是指与单位温度变化对应的试 样单位体积的体积膨胀量，在温度 T 1 到 T 2 时，试样的体积从相应的从 V 1 到V 2 ，则材
▪ 陶瓷试样平面磨床 11—带水冷套遮热板 12—支架 13—位移传感器
需要使用气氛时，须先卸下左侧板装上气氛管后再装上左侧板，然后按上述步骤安装样品，接通气源，准备开始实验（本仪器气氛系
▪ 陶瓷试样（标准样和压制样） 统只在使用刚玉样品部件时用）。
由于体膨胀系数测量较为复杂，有各向同性与异性之分，具体不展开。 11—带水冷套遮热板 12—支架 13—位移传感器
感器上所显示的 L 值，它包括试样与石英 线膨胀系数是指与单位温度变化对应的试样单位长度的线膨胀量，当温度从 到 时，试样的长度相应的从 到 ，则材料在该温度区间
的平均线膨胀系数 为：
玻璃管和石英玻璃棒的热膨胀之差值，测 4—电流表 5—控制器 6—电炉铁壳 7—电炉芯
11—带水冷套遮热板 12—支架 13—位移传感器 高温（1000℃以上）用刚玉管、杆。
1. 按测试要求选择中、高温系统样品部件， 中温(1000℃以下)用石英管、杆；高温 （1000℃以上）用刚玉管、杆。
2. 装样方法：手摇仪器右侧手摇把使样品部 件移动至最左端，暴露样品槽，轻拿样品 放入槽中，用小起子轻拨样品杆使之与样 品接触良好，最后手摇摇把使样品部件右 移进入电炉中。
高温下材料热膨胀系数测试方法
高温下材料热膨胀系数测试方法随着科技的不断进步，高温材料在许多行业中得到了广泛的应用。
然而，高温下材料的热膨胀系数对于材料的性能和应用具有重要的影响。
因此，准确测量高温下材料的热膨胀系数是至关重要的。
一、热膨胀系数的定义和意义热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion，简称CTE）是指材料在单位温度变化时的长度、体积或密度变化的比例。
热膨胀系数的大小决定了材料在高温下能否承受热膨胀引起的应力，从而保证材料的性能和稳定性。
二、传统测试方法的局限性传统上，常使用膨胀量计和差示扫描量热仪来测量材料的热膨胀系数。
然而，这些方法在高温下存在一些局限性。
首先，膨胀量计方法需要样品有较高的机械强度，同时还需要准确控制温度，因此适用范围有限。
其次，差示扫描量热仪通过测量样品的热容变化来间接计算热膨胀系数，但由于热容的测量对温度和压力的灵敏度，使得结果的准确性受到一定的影响。
三、新型测试方法：光纤传感技术近年来，光纤传感技术的发展为高温条件下的热膨胀系数测量提供了一种新的方法。
利用光纤传感技术，可以实现对材料的热膨胀系数进行快速、准确、无损伤的测量，并且适用于各类材料。
这种新型测试方法的基本原理是通过将光纤传感器与待测材料进行结合，根据光纤传感器的波长变化来测量材料的热膨胀系数。
光纤传感器通过测量待测材料在高温下的光学特性变化，来实现对热膨胀系数的测量。
由于光纤传感器可以承受高温环境，并具有高灵敏度和高分辨率的特点，因此可以达到较高的测量准确度。
这种光纤传感技术不仅可以测量材料的线膨胀系数，还可以通过多个光纤传感器的组合测量材料的体膨胀系数和体积膨胀系数，从而全面了解材料在高温下的热膨胀特性。
四、光纤传感技术的优势和应用相比传统的测试方法，光纤传感技术具有以下几个明显的优势。
首先，光纤传感技术可以实现对复杂形状和大尺寸样品的测量，具有较高的灵活性和适应性。
其次，该技术可以实时监测材料的热膨胀性能，不仅能提供静态的热膨胀系数，还可以获得动态的热膨胀曲线，从而更好地了解材料的热膨胀特性。
混凝土中热膨胀系数检测技术规程
混凝土中热膨胀系数检测技术规程一、前言混凝土在使用过程中可能会受到热胀冷缩的影响，热膨胀系数是描述混凝土在不同温度下膨胀程度的物理量，研究混凝土热膨胀系数对于混凝土结构的设计和使用具有重要意义。
因此，本文将介绍混凝土中热膨胀系数检测技术规程。
二、检测方法1. 原理混凝土中热膨胀系数是指混凝土在温度变化时体积的变化量与温度差的比值。
检测方法是将混凝土试件置于恒定温度环境下，测量试件的长度随时间的变化，通过计算得到混凝土中的热膨胀系数。
2. 仪器设备（1）恒温箱：用于维持试件的恒定温度，精度应达到±1℃。
（2）试件：标准尺寸的混凝土试件，一般为长方体或圆柱体。
（3）测量仪器：如测长仪、显微镜等，用于测量试件的长度变化。
3. 检测步骤（1）制备试件：根据标准规范制备标准尺寸的混凝土试件，试件应充分拌和、密实，表面平整无明显缺陷。
（2）放置试件：将试件置于恒温箱中，恒温箱内应保持稳定的温度和湿度，试件应放置在箱内中央位置，避免与箱壁接触。
（3）测量试件长度：在试件放置后一段时间，使用测长仪或显微镜等测量仪器测量试件长度，记录下初次测量值。
（4）调节温度：根据需要，逐步调节恒温箱内的温度，记录每次调节后的温度值和对应的时间。
（5）测量试件长度变化：在每次温度调节后，等待一段时间后再次测量试件长度，记录下测量值。
（6）计算热膨胀系数：根据测量数据，计算出试件在不同温度下的长度变化率，即可得到混凝土中的热膨胀系数。
三、检测要求1. 试件制备应符合标准规范，并应采用同一批次的混凝土材料制备试件，以确保试件的质量和性能一致。
2. 恒温箱内的温度应保持稳定，温度波动应小于±1℃，以保证测量精度。
3. 试件应放置在箱内中央位置，避免与箱壁接触，以减小外部因素对试件的影响。
4. 每次温度调节后，应等待一段时间再进行测量，以确保试件已经达到新的温度状态。
5. 每次测量应进行多次重复，取平均值作为最终测量结果。
材料热膨胀系数测定
材料热膨胀系数测定材料的热膨胀系数是指材料在温度变化过程中，单位温度变化引起的长度、体积或密度的变化速率。
当物体处于不同温度下时，由于温度的变化会导致物体的尺寸变化，这在工程领域中是非常常见的现象。
例如，建筑物、桥梁、飞机和汽车等实际工程结构都面临着温度变化所引起的热膨胀问题。
如果不了解材料的热膨胀系数，就很难进行结构设计和工程施工，因此研究材料的热膨胀系数对于工程应用具有重要意义。
一、材料热膨胀系数测定方法1.线膨胀系数的测定：线膨胀系数是指单位长度的材料在温度变化下的长度变化。
常用的方法有：a)膨胀条法：该方法是将待测材料制成一条长条状，放置在一定长度的测量装置中，通过加热或降温，测量其长度变化来计算线膨胀系数。
b)光杠杆法：该方法利用光学原理测量材料的长度变化。
通过将射入材料的光束通过反射或折射，在材料加热或降温的过程中，测量光束的偏转角来反映材料的长度变化。
c)压电晶体法：该方法利用压电晶体的性质，通过在晶体的应力变化下，测量晶体上的电压变化从而计算线膨胀系数。
2.体膨胀系数的测定：体膨胀系数是指单位体积的材料在温度变化下的体积变化。
常用的方法有：a)定容法：该方法是将待测材料置于一个容器中，通过加热或降温，测量其体积的变化来计算体膨胀系数。
b)浮力法：该方法利用浸泡在液体中的待测材料，通过测量液体中的浮力随温度的变化，来计算体膨胀系数。
c)数字全息的投影干涉法：该方法通过在待测材料上投射一个数字全息，利用干涉条纹的变化来测量材料的体膨胀系数。
二、热膨胀系数的测量技术的应用领域1.建筑物结构设计：在建筑物的设计和施工中，需要考虑到材料的热膨胀系数。
例如，当建筑物处于高温季节时，材料会膨胀，如果没有合理的设计，可能导致建筑物的结构损坏。
2.桥梁工程：在桥梁工程中，不同材料的热膨胀系数可能不同，如果不考虑这种差异，桥梁可能会由于温度变化而产生应力集中，从而导致结构的破坏。
因此，了解不同材料的热膨胀系数对桥梁工程的结构设计非常重要。
陶瓷热膨胀系数测试标准
陶瓷热膨胀系数测试标准陶瓷热膨胀系数，也称为热膨胀率，是指材料在温度变化过程中的尺寸变化比例。
它是一种重要的物理性质，特别对于陶瓷材料在高温下的应用具有重要意义。
以下是关于陶瓷热膨胀系数测试的一些参考内容，包括测试方法、测试标准和应用领域等。
1. 测试方法：常用的陶瓷热膨胀系数测试方法有线膨胀法和光栅法。
线膨胀法是通过测量材料在不同温度下的长度变化来确定热膨胀系数。
这种方法需要使用一个仪器，在一定温度范围内测量材料的长度变化。
然后根据温度和长度变化的关系，计算出热膨胀系数。
光栅法是通过测量材料在不同温度下的光栅间距变化来确定热膨胀系数。
这种方法使用了激光干涉技术，利用光栅的原理测量材料表面上两个点之间的距离。
根据温度和光栅间距变化的关系，计算热膨胀系数。
2. 测试标准：ASTM C372-17是一种常用的陶瓷热膨胀系数测试标准。
该标准规定了测试陶瓷材料热膨胀系数的方法和相应的计算方法。
ASTM C372-17要求在一定的温度范围内进行测试，包括从室温到高温的范围。
该标准还规定了测试时仪器的要求和测试时的注意事项。
3. 应用领域：陶瓷热膨胀系数的测试结果对于陶瓷材料的应用具有重要意义。
例如，在陶瓷制造业中，了解陶瓷材料在高温下的热膨胀特性可以帮助制定合适的加热和冷却过程，避免产生应力导致材料破裂。
在电子工业中，陶瓷材料常被用作封装材料，而了解其热膨胀系数可以帮助选择合适的材料并设计合理的封装结构。
在建筑业中，了解陶瓷材料热膨胀系数可以避免因温度变化导致的构件变形问题。
总之，陶瓷热膨胀系数测试是一种重要的物理测试方法，其测试标准和应用领域对于陶瓷材料的研发和应用均具有重要意义。
测试结果可以帮助人们了解材料的热膨胀特性，为材料的应用提供可靠的依据。
物理实验技术中的热膨胀材料热膨胀特性测量与调节技巧
物理实验技术中的热膨胀材料热膨胀特性测量与调节技巧热膨胀材料是一类在温度发生变化时会发生体积、长度、形状等方面变化的材料。
在物理实验中，热膨胀特性的测量与调节是不可避免的一环。
本文将介绍一些常见的热膨胀特性测量方法和调节技巧。
首先，我们将介绍热膨胀特性的测量方法之一：线膨胀系数的测量。
线膨胀系数是表示材料单位长度在温度变化时产生变化的比例常数。
为了测量线膨胀系数，我们可以使用膨胀仪器，例如热力学膨胀计。
这种膨胀计基于浸入试样的温度传感器，当温度发生变化时，测量器会测量出线膨胀系数。
此外，还有一种称为“光学插曲法”的测量方法。
这种方法通过在一个封闭的系统中放置试样，并使用光学设备观察试样在温度变化时的形变，从而间接测量线膨胀系数。
其次，我们将介绍热膨胀特性的另一种重要参数：热膨胀系数。
热膨胀系数是表示材料单位体积在温度变化时产生的体积变化的比例常数。
测量热膨胀系数的常用方法是借助热膨胀仪器，如数字压强计。
这种仪器通过比较试样的初始和最终体积，并考虑到温度变化，计算出热膨胀系数。
此外，还可以使用微区热膨胀法来测量热膨胀系数。
这种方法通过将被测材料与一些已知热膨胀系数的标准材料组合在一起，通过观察二者的体积变化来计算被测材料的热膨胀系数。
在实验中，为了更精确地测量和调节热膨胀特性，有几个关键技巧是需要注意的。
首先，温度控制是非常重要的。
确保在测量过程中，温度的变化是稳定和可控的。
同时，还需要注意温度的均匀分布，以避免产生影响实验结果的局部温度差异。
其次，校准测量仪器也是至关重要的。
在进行热膨胀特性测量之前，确保仪器的准确度和精度是非常重要的，只有这样才能获得可靠的实验数据。
最后，合理选择合适的试样形状和大小也是需要考虑的。
试样的形状和大小必须适合于所使用的测量方法，并且需要考虑到试样的制备难度和测量精度的要求。
总结一下，热膨胀特性的测量与调节是物理实验中重要且复杂的一环。
对于不同类型的热膨胀特性参数，有不同的测量方法和调节技巧。
实验报告物质的热膨胀系数测定
实验报告物质的热膨胀系数测定实验报告：物质的热膨胀系数测定一、引言热膨胀是物质在温度变化下体积发生变化的现象，也是物体热力学性质的一项基本参数。
测定物质的热膨胀系数可以帮助我们了解物质在热胀冷缩过程中的特性，对于材料工程、热工学等领域具有重要的应用价值。
本实验旨在通过测定不同物质在不同温度下的长度变化，计算出其热膨胀系数。
二、实验原理1.线膨胀测量原理根据物体的长度变化计算出其热膨胀系数，可以采用线膨胀测量原理。
线膨胀实验主要通过测量物体在线膨胀过程中长度变化的方法，来计算热膨胀系数。
一般方法是以一个固定长度的参照物体作为基准，将待测物体与参照物体连接，并受热后观察其长度变化。
2.测量装置与仪器本实验采用了线膨胀测量装置和相应的仪器。
测量装置由悬挂支架、固定头、游标卡尺等组成，用于固定和测量测量样品的长度变化。
仪器为恒温水槽，用于控制待测物体的温度。
三、实验步骤1.准备工作首先，清洗实验装置和仪器，确保其干净无杂质。
接下来，根据实验需要选择待测物体，并测量其初始长度。
将待测物体与参照物体连接，保持两物体之间的联系。
2.恒温准备将恒温水槽加热至一定温度，待温度稳定后开始实验。
确保待测物体完全浸泡在水中，且水温与恒温水槽温度一致。
3.测量数据通过游标卡尺等仪器，记录待测物体在不同温度下的长度变化数据。
在温度变化过程中，每隔一段时间记录一次测量数据，直至温度恢复到初始状态。
4.处理数据根据测量数据计算待测物体的热膨胀系数。
根据线膨胀原理，可以使用以下公式计算：热膨胀系数= (ΔL / L0) / ΔT其中，ΔL为长度变化，L0为初始长度，ΔT为温度变化。
根据测量数据进行计算，得到待测物体的热膨胀系数。
四、实验结果与讨论以不同物质为样本，进行实验测定，得到它们在不同温度下的热膨胀系数。
根据实验数据，我们可以得出各个物质的热膨胀系数与温度之间的关系，并对实验结果进行分析和讨论。
五、实验误差分析在实验过程中，由于温度控制、测量仪器精度等因素的限制，可能产生一定的误差。
物质热膨胀系数测量的方法与数据处理
物质热膨胀系数测量的方法与数据处理热膨胀是物质在受热时发生体积变化的现象，而物质热膨胀系数则是描述物质在受热时体积变化程度的一个参数。
测量物质热膨胀系数的准确性对于许多领域都至关重要，包括建筑工程、制造业以及材料科学研究。
在本文中，我们将探讨热膨胀系数测量的方法以及相关的数据处理技术。
一种常用的测量方法是线膨胀法。
该方法利用了物质在加热过程中线性膨胀的特点。
首先，将待测物质置于一个恒温环境中，然后通过加热系统使其升温。
在升温过程中，使用光学显微镜或光栅尺等设备来测量物质长度的变化。
通过记录不同温度下的长度值，并计算出物质的线膨胀系数。
理论上，线膨胀法是一种比较简单的方法。
然而，在实际应用中，仍然存在一些挑战。
其中一个挑战是温度测量的准确性。
为了确保测量结果的可靠性，需要使用高精度的温度计，并确保温度计的测量范围覆盖了所需的温度范围。
此外，还需要注意环境温度的稳定性，以避免环境温度变化对测量结果的影响。
除了线膨胀法，还有一种精确测量物质热膨胀系数的方法是悬臂梁法。
该方法利用了物质在加热时扭曲的特性。
通常，将一根细长的杆件固定在一端，称为悬臂梁。
然后，加热悬臂梁并测量其挠度。
通过测量不同温度下的挠度，并结合悬臂梁的几何参数，可以计算出物质的热膨胀系数。
与线膨胀法相比，悬臂梁法需要更复杂的实验装置和仪器。
但是，它的测量结果更加准确，适用于对热膨胀系数要求较高的研究和应用。
在实际操作中，需要考虑悬臂梁的材料选择、几何参数设计以及测量设备的稳定性等因素，以确保测量结果的精确性。
在得到物质的热膨胀系数数据后，还需要进行一系列的数据处理和分析。
其中之一是校正。
由于实际实验条件的限制，得到的测量数据可能会受到一些误差的影响。
因此，需要对原始数据进行校正处理。
校正方法包括零位校正、误差分析等。
此外，还可以将同一物质在不同实验条件下得到的热膨胀系数数据进行比对。
通过比对，可以验证物质热膨胀系数的一致性，并评估不同实验条件对热膨胀系数的影响。
热膨胀实验物体的膨胀系数测量
热膨胀实验物体的膨胀系数测量在物质中，温度的变化通常会导致物体的体积发生变化，这就是热膨胀现象。
热膨胀系数是描述物体热膨胀程度的物理量，它代表了温度每变化1摄氏度时物体体积的变化量。
本文将讨论如何测量热膨胀实验物体的膨胀系数。
一、实验目的本实验旨在测量各种常见实验物体的膨胀系数，为后续研究和应用提供科学基础。
二、实验器材1. 温度计：使用高精度的数显温度计，以确保测量的准确性。
2. 实验物体：选取不同材质的实验物体，如金属棒、塑料棒或玻璃棒等。
三、实验步骤1. 准备工作：确认实验室温度稳定，并在适宜范围内调节温度，例如选取20℃、30℃、40℃等不同温度点。
2. 选择实验物体：挑选适合实验的不同材质的物体，并对其尺寸进行测量和记录，确保后续实验的准确性。
3. 热膨胀测量：将实验物体放置在温度计的测量范围内，并测量其初始长度。
4. 温度变化：将实验物体暴露在不同温度下，让其温度与环境温度达到热平衡。
5. 再次测量：在物体达到热平衡后，使用温度计测量物体的长度。
记录测量结果。
6. 计算膨胀系数：根据实验数据计算每个实验物体的膨胀系数。
膨胀系数的计算公式如下：膨胀系数 = （物体膨胀后的长度 - 物体初始长度） / （物体初始长度 ×温度变化）四、实验注意事项1. 实验温度的控制非常重要，应确保温度稳定并记录准确。
2. 物体的长度测量应准确，可采用游标卡尺等工具进行精确测量。
3. 注意实验物体与温度计之间的接触要充分，以确保测量的准确性。
4. 避免温度变化过快，应等待物体和温度计完全达到热平衡后再进行测量。
5. 在进行膨胀系数的计算时，应小心处理单位换算和数据误差，确保结果的准确性。
五、实验结果及讨论通过测量实验物体的长度随温度的变化情况，我们可以得到不同材质的热膨胀系数。
实验结果显示，不同材质的物体具有不同的膨胀系数。
金属材料通常具有较高的膨胀系数，而塑料材料的膨胀系数较低。
这些膨胀系数的测量结果对于工程设计和材料选择等方面有着重要的参考价值。
混凝土结构热膨胀系数测试标准
混凝土结构热膨胀系数测试标准一、前言混凝土结构是现代建筑中最常见的结构类型之一，其性能的稳定性和安全性在建筑工程中至关重要。
而混凝土在使用过程中会受到外部环境的影响，其中热膨胀系数是非常重要的一个指标。
本文旨在提供混凝土结构热膨胀系数测试的标准，以确保混凝土结构的稳定性和安全性。
二、热膨胀系数的定义热膨胀系数是指物体在温度变化时，单位温度变化引起的长度或体积的变化率。
对于混凝土结构来说，热膨胀系数是指混凝土在温度变化时，单位温度变化引起的长度变化率。
三、测试方法混凝土结构热膨胀系数的测试方法主要有以下两种：1. 热模拟法该方法是通过模拟混凝土结构在温度变化下的应力状态，测定其热膨胀系数。
具体步骤如下：（1）制备标准试件将混凝土制备成标准试件，一般为长方体或圆柱体，大小一般为100mm×100mm×100mm或Φ100mm×200mm。
试件制备过程中应注意保证混凝土的密实性和一致性。
（2）测定试件初试尺寸使用游标卡尺等工具测定试件的长度、宽度和厚度，记录下初试尺寸。
（3）进行热循环将试件放入恒温箱中，根据需求设置温度范围和温度变化速度，进行热循环。
一般情况下，热循环的温度范围为-20℃~80℃，温度变化速度为1℃/min。
（4）记录试件尺寸变化在热循环过程中，定期使用游标卡尺等工具测定试件的长度、宽度和厚度，记录下其尺寸变化。
根据尺寸变化和温度变化之间的关系，计算出混凝土结构的热膨胀系数。
2. 热伸长计法该方法是通过在混凝土结构表面粘贴热伸长计，测定其在温度变化下的长度变化，进而计算出热膨胀系数。
具体步骤如下：（1）制备标准试件将混凝土制备成标准试件，一般为长方体或圆柱体，大小一般为100mm×100mm×100mm或Φ100mm×200mm。
试件制备过程中应注意保证混凝土的密实性和一致性。
（2）安装热伸长计在试件表面粘贴热伸长计，将热伸长计与数据采集仪器连接。
金属材料热膨胀系数的测定
金属材料热膨胀系数的测定金属材料的热膨胀系数是指金属在温度变化时，单位温度变化时长度（或体积）的变化率。
它是描述金属材料在热膨胀现象中的特性参数，对于工程设计和材料选择具有重要意义。
本文将介绍金属材料热膨胀系数的测定方法及其应用。
一、金属材料热膨胀系数的定义热膨胀系数是指材料在温度变化时，单位温度变化时长度（或体积）的变化率。
一般情况下，热膨胀系数可以分为线膨胀系数和体膨胀系数。
线膨胀系数（α）描述的是材料长度在热膨胀过程中的变化。
线膨胀系数的单位一般为1/℃。
体膨胀系数（β）描述的是材料体积在热膨胀过程中的变化。
体膨胀系数的单位一般为1/℃。
二、金属材料热膨胀系数的测定方法1.金属棒测定法这是一种常用的测定金属材料线膨胀系数的方法。
实验装置包括一个金属棒样品、一个恒温槽和一个游标测量装置。
首先，将金属棒的一端固定在支架上，另一端连接游标测量装置。
然后，将整个实验装置放入恒温槽中，并设置所需的温度。
根据温度变化测量出金属棒的长度变化，通过计算单位温度变化对应的长度变化，得出线膨胀系数。
2.热沉浸法这是一种常用的测定金属材料体膨胀系数的方法。
实验装置包括一个密封的玻璃圆筒，其中放置待测金属样品，并将其密封。
然后，每隔一段温度间隔将圆筒放入一个恒温槽中，使其温度发生变化。
根据圆筒内液体的体积变化，结合所使用的金属样品的体积，计算出体膨胀系数。
三、金属材料热膨胀系数的应用金属材料的热膨胀系数对于工程设计和材料选择具有重要意义。
因为温度变化会导致金属结构的变形，有时甚至会导致材料的破坏。
因此，在工程设计过程中，需要考虑材料的热膨胀性能，选择合适的材料。
例如，火车轨道的设计中需要考虑轨道的热膨胀，以避免轨道因温度变化而产生过大的应力，从而影响火车的正常运行。
又如，在建筑物的结构设计中，需要考虑金属构件的热膨胀性能，以避免温度变化引起的结构变形和破坏。
此外，在一些特殊的应用中，例如制造精密仪器和设备，在工作过程中需要保持准确的尺寸和形状稳定性，因此需要选择具有低热膨胀系数的金属材料。
热膨胀系数检测标准
热膨胀系数检测标准热膨胀系数是指物体在温度变化时，单位温度变化下长度、面积或体积的变化率。
热膨胀系数的准确测量对于材料的工程应用具有重要意义，因此需要建立相应的检测标准。
本文将介绍热膨胀系数的概念、检测方法以及相关标准，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
热膨胀系数的概念。
热膨胀系数是指物体在温度变化时，单位温度变化下长度、面积或体积的变化率。
通常用α表示，单位为1/℃。
在材料的工程应用中，热膨胀系数的大小决定了材料在温度变化时的变形程度，对于工程结构的设计和材料的选择都具有重要意义。
热膨胀系数的检测方法。
热膨胀系数的检测方法主要包括线膨胀法、体膨胀法和光学干涉法。
线膨胀法是通过测量材料在不同温度下的长度变化来计算热膨胀系数；体膨胀法是通过测量材料在不同温度下的体积变化来计算热膨胀系数；光学干涉法则是利用光学原理测量材料在不同温度下的长度变化来计算热膨胀系数。
这些方法各有优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法进行检测。
热膨胀系数的检测标准。
热膨胀系数的检测标准是保证热膨胀系数测量准确性和可比性的重要依据。
目前，国际上常用的热膨胀系数检测标准包括ASTM E228-11、GB/T 1036-2005和ISO 11359-2:2011等。
这些标准从试样制备、测量方法、数据处理等方面对热膨胀系数的测量进行了详细规定，确保了热膨胀系数的准确性和可比性。
在进行热膨胀系数的检测时，需要严格按照相关标准进行操作，确保测量结果的准确性和可靠性。
同时，还需要注意实验环境的控制，避免外界因素对测量结果的影响，以保证实验的可重复性和可比性。
结语。
热膨胀系数的准确测量对于材料的工程应用具有重要意义，而热膨胀系数的检测标准则是保证测量结果准确性和可比性的重要依据。
通过本文的介绍，相信读者对热膨胀系数的概念、检测方法和相关标准有了更深入的了解，对于相关领域的研究和应用具有一定的参考价值。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读。
测量热膨胀系数
测量热膨胀系数热膨胀系数是指物体在温度发生变化时长度或体积的改变程度与温度变化量的比值。
测量热膨胀系数（也称为线膨胀系数和体膨胀系数）对于许多工程和科学应用都是非常重要的。
本文将介绍几种常用的测量热膨胀系数的方法及其原理。
1. 膨胀杆方法膨胀杆方法是一种常见的测量线膨胀系数的方法。
其基本原理是利用测试物体的长度变化来计算热膨胀系数。
在实验中，一个细长的金属杆被固定在一个恒定温度的环境中。
当环境温度变化时，金属杆会因为热膨胀而发生长度变化。
通过测量杆的长度变化以及温度变化，可以计算出该材料的线膨胀系数。
2. 拉伸法拉伸法是一种用于测量线膨胀系数的常用方法。
这种方法通常在实验室环境中进行。
实验中，将一个标准长度的金属样品夹紧，并通过一台恒定拉力的机器施加拉力。
然后，将样品加热至较高温度，并测量样品的长度变化。
通过计算长度变化与温度变化之间的比率，可以得到材料的线膨胀系数。
3. 热电偶法热电偶法是一种常见的测量体膨胀系数的方法。
该方法利用两个不同材料的热电偶，测量不同材料受热后的温度差异。
在实验中，将一个热电偶焊接在待测物体的表面，另一个热电偶置于环境中。
当待测物体受热时，两个热电偶之间会产生电势差，这个差异可以与样品的体膨胀系数相关联。
4. 干涉法干涉法是一种利用光学干涉原理来测量热膨胀系数的方法。
实验中，将一个带有反射膜的细条形样品放置在一条光束上。
当样品受热膨胀时，其长度发生变化，从而导致光束的相位发生变化。
通过测量光束传播的相位变化，可以计算出样品的线膨胀系数。
总结：本文介绍了几种常见的测量热膨胀系数的方法。
这些方法包括膨胀杆方法、拉伸法、热电偶法和干涉法。
这些方法在工程和科学领域中广泛应用，可用于评估材料在温度变化下的性能表现。
通过选择合适的方法并进行准确的测量，可以帮助工程师和科学家更好地理解和应用热膨胀系数的知识。
膨胀系数测量
膨胀系数测量膨胀系数的测量，是一项科学研究的基本技术，它涉及到物质的物理性质的测定。
膨胀系数的测量，是一项实验性的与理论相结合的研究工作，它是用来测定描述一种物质受温度变化时体积的变化程度的物理量。
膨胀系数测量，简称“膨胀”，是一项测定物体体积变化与温度变化对应关系的工作。
膨胀系数，也称为热膨胀系数，即物体被高温激发时，它的体积会发生变化，这一变化定义为热膨胀系数。
膨胀系数测量，是通过测量物体在不同温度下的体积，计算物体的膨胀系数，从而确定物体的物理特性。
通常采用的测量方法包括容量法和对应法两种。
容量法是指采用容器或者特制的仪器测量物体受温度变化时体积的变化，然后计算膨胀系数。
对应法，采用特定的周长或半径测量，然后计算膨胀系数。
膨胀系数测量，具有广泛的应用，如果不能正确测量膨胀系数，就会对实验结果产生严重影响。
例如在建筑工程中，采用膨胀系数来测量结构材料的变形情况，如果测量的膨胀系数准确，就可以把握结构变形的范围，即钢筋混凝土结构的弹性变形范围，从而更好地设计钢筋混凝土结构。
膨胀系数测量，需要用到一些先进的设备仪器，以及一些相关技术原理和操作方法。
其中，最常用的仪器是温度计和衡器。
在测量变形时，需要把物体放在衡器上，然后用温度计精确控制物体的温度，随后通过计算来确定物体的膨胀系数。
膨胀系数测量，需要精确的操作，同时还要考虑到实验的环境因素，如温度、湿度和气压等，这些都可能会影响测量结果，因此，在测量时，要特别注意控制实验环境因素，确保测量的准确性。
总之，膨胀系数测量，是一项相对简单但也要求精确的工作，它涉及到物质的物理性质的测定，其结果可以为工程应用提供参考，从而对实际工程应用具有重要意义。
物理实验技术中的材料热膨胀测量与分析方法
物理实验技术中的材料热膨胀测量与分析方法引言：材料的热膨胀是指材料在温度变化下发生的尺寸变化现象，它是许多领域中一个重要的参数。
在材料科学、工程学以及各种工业应用中，对材料的热膨胀性质进行准确的测量与分析是不可或缺的。
本文将介绍物理实验技术中常用的材料热膨胀测量与分析方法。
一、线膨胀测量法线膨胀测量法是一种常见的测量材料热膨胀的方法。
它利用测量材料在温度变化下的长度变化，通过测量材料的膨胀系数来评估材料的热膨胀性能。
在实验中，可以使用光学测长仪或细卡尺等设备来测量材料在不同温度下的长度，再根据温度变化所引起的长度变化计算材料的膨胀系数。
这种方法适用于一维材料的热膨胀测量，如金属棒、管材等。
二、扩散反射率法扩散反射率法是一种非接触式、高精度的热膨胀测量方法。
它利用高精度的激光探测系统对材料的表面进行扫描，通过测量激光在材料表面反射的光强变化来确定材料的热膨胀系数。
该方法可以实现对材料表面各点的热膨胀测量，并能够快速获得精确的测量结果。
扩散反射率法适用于不同形状的材料，如片材、薄膜和涂层等。
三、差热分析法差热分析法是一种利用热力学性质测量材料热膨胀的方法。
它通过测量样品与参比物在相同温度变化条件下的热力学参数差异来确定材料的热膨胀性能。
常用的差热分析方法有热重分析（TG）和差示扫描量热法（DSC）。
在差热分析实验中，样品和参比物被同时加热或冷却，通过测量样品与参比物的质量变化或热量变化来得到材料的热膨胀系数。
差热分析法可以用于各种材料的热膨胀测量，特别适用于高温、低温或非常温度敏感的材料。
四、X射线衍射法X射线衍射法是一种常用的材料热膨胀测量和分析方法。
该方法利用X射线的特性来研究材料的晶体结构和晶体变形，通过测量材料晶格常数的变化来确定材料的热膨胀性能。
在X射线衍射实验中，通过改变样品的温度，利用X射线衍射仪测量样品的衍射图样，进而得到材料的晶格常数和晶体结构信息。
X射线衍射法适用于单晶材料和多晶材料的热膨胀测量与分析。
测量热膨胀系数的实验
测量热膨胀系数的实验热膨胀是物体受热后体积增大的现象。
所有物质都会受到温度变化的影响，通过测量物体的热膨胀系数，可以了解物质的热膨胀性质。
本文将介绍一种测量热膨胀系数的实验方法，旨在帮助读者更深入地了解物体的热膨胀行为。
实验材料和设备：1. 金属直尺：用于测量物体的长度变化；2. 温度计：用于测量温度变化；3. 热水槽：用于提供热源；4. 增量测微计：用于精确测量长度变化；5. 测量样品：可以选择不同材质的物体，如金属、塑料等。
实验步骤：1. 准备工作：将热水槽中的水加热至适当温度，将增量测微计和温度计校准并调至待测物体附近；2. 测量物体的初始长度：利用金属直尺测量待测物体的长度，并记录下初始值；3. 将待测物体浸入热水槽中：将物体完全浸入已经预热的热水槽中，保证物体充分受热；4. 观察温度变化：利用温度计记录并观察热水槽中的水的温度变化，等待温度稳定；5. 检测长度变化：用增量测微计测量物体的长度变化，并记录下读数；6. 重复实验：可以通过多次重复实验提高实验的准确性和可靠性；7. 数据处理：计算物体的热膨胀系数。
在实验中，我们可以通过记录测量数据并运用公式来计算物体的热膨胀系数。
物体的热膨胀系数可以用来描述物体在单位温度变化下的长度变化程度。
一般来说，热膨胀系数是一个材料的物理性质，不同材料的热膨胀系数有所不同。
例如，金属通常具有较大的热膨胀系数，而塑料等非金属材料的热膨胀系数较小。
热膨胀系数的实验测量可以帮助我们了解物质在温度变化下的性质和规律。
通过实验测量，我们可以得到物质的热膨胀系数，进而推测物体在不同温度下的长度变化。
这对于一些特定领域的应用非常重要。
例如，在工程设计中，了解材料的热膨胀性质可以有效避免由于温度变化引起的材料损坏或结构变形。
除了测量物体的线膨胀系数，我们还可以进行表面膨胀系数的测量。
通过将待测物体的表面划分为网格，利用增量测微计测量表面网格的变形情况，然后计算表面膨胀系数。
材料热膨胀系数的测定与分析
材料热膨胀系数的测定与分析材料的热膨胀系数是指材料在温度变化下长度或体积发生变化的程度，它是材料热学性质的一个重要参数。
热膨胀系数的测定与分析对于材料的设计和应用具有重要意义。
一、热膨胀系数的测定方法1. 膨胀热分析法：膨胀热分析法通过监测样品在升温过程中所释放或吸收的热量来确定材料的热膨胀系数。
一般来说，这种方法适用于具有高热膨胀特性的材料。
2. 热信号法：热信号法是一种常用的测定材料热膨胀系数的方法，其原理是通过测量样品在温度变化下发生的长度或体积变化来计算热膨胀系数。
该方法需要利用热信号仪器，如热膨胀计或热带仪，对样品进行测量。
3. 光学法：光学法是一种非接触式的测量方法，通过测量样品在变温过程中产生的光学效应，如折射率、散射等，来确定材料的热膨胀系数。
该方法适用于透明材料或具有光学特性的材料。
二、热膨胀系数的分析与应用1. 建筑材料的选择与设计：在建筑设计中，考虑到材料的热膨胀系数是至关重要的。
例如，对于不同形状的建筑结构，如桥梁、拱门等，需选择与环境温度变化相适应的材料，以避免产生过大的应力和变形。
2. 电子产品的设计与制造：热膨胀系数对于电子产品的设计和制造也有较大影响。
电子产品中的元件和焊接点在温度变化下容易产生膨胀或收缩，会对产品的性能和可靠性造成影响。
因此，在电子产品的设计和制造过程中需要考虑材料的热膨胀系数，以避免因热胀冷缩引起的故障。
3. 材料的扩散性热膨胀：材料的热膨胀系数也与其扩散性热膨胀有关。
扩散性热膨胀是指材料在受热时，因吸收了热量而发生内部原子的迁移和重新排列，导致材料的晶格结构发生变化。
这种扩散性热膨胀与材料的组成、晶体结构等密切相关，对材料的性能及应用有较大影响。
4. 材料的热导率：热膨胀系数与材料的热导率也有一定关联。
热导率是衡量材料传导热量能力的指标，而材料的热膨胀系数决定了它在受热时的长度或体积变化。
因此，材料的热膨胀系数对于热导率的计算和分析具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实际上，无机非金属材料的体积膨胀系数αV 、线 膨胀系数αL并不是一个常数，而是随温度稍有变化， 通常随温度升高而增大。 瞬时线膨胀系数为
无机材料的线膨胀系数一般都不大， 数量级约为10-5-10-6/K。
七．实验数据处理
绘制膨胀曲线、计算平均线膨胀系数、求特征点的温度。
实验数据处理
在图上求玻璃的转变温度Tg和软化点温度Tf。 以3个试样的平均值表示实验结果
品尺寸 测量
金属、陶瓷、玻璃、塑料等固体
立方体或圆柱体或三角形n边形等；两端磨平，平行 最大Φ8mm，长度：0-25mm；500℃以下低温炉25-50mm最佳 游标卡尺精确测量室温样品长度
玻璃的热历史对玻璃线膨胀系数的影响
玻璃的热历史对 其膨胀系数有重要的 影响。 退火玻璃曲线发 生曲折是由于温度超 过 Tg 以 后 ， 伴 随 玻 璃转变发生结构变化， 膨胀更加剧烈。 至于急冷玻璃， 是由于试样存在热应 变，在某温度以上开 始出现弛豫的结果。
加热速度对玻璃线膨胀系数的影响
• 加热速度是个极重要的因素。玻 璃快速加热时，性质来不及反映 该温度的最终值。 • 柯尔纳（O.Koeyner）和沙尔芒 （H.Salmang）在研究硅酸盐的 玻璃时发现，只有以 5 ℃/分钟 的加热速度，加热试样时，才能 清楚地看到Tg 。 • 同样试样，如果以 8 ℃/分钟的 加热速度，加热试样时， Tg根 本不显现。在这种情况下，玻璃 在略低于Tg 温度下就开始软化， 在膨胀曲线上没有突变。
2.
相变研究是材料科学中的一项 基础研究工作，而相变临界点 的测定对于每一个新钢种（或 合金）总是不可缺少的。 以钢铁为例，由于在加热和冷 却过程中存在同素异构转变， 产生明显的体积效应，因而采 用膨胀的测量来确定变相温度 是一个很有效的方法。根据膨 胀曲线来确定钢中a r 转变 温度。 取热膨胀曲线上偏离纯热膨胀 的点a、c 对应的温度为转变点。 b、d对应的温度为转变点。 取加热与冷却曲线上的四个极 值点a’、 b’ 、d’ 、 c’对应的温 度为转变点。
Ⅰ. 加热速度5℃/分钟
Ⅱ. 加热速度8℃/分钟
Ⅲ. 加热速度？℃/分钟
• 加热速度减慢， Tg下降。 • 对于“碱-钙-硅玻璃”，M-符尔达（M.Fulda） 得到下列数据：
加热速度 ℃/分钟 转变温度 ℃
0.5 468
1 479
5 493
9 499
这是由于玻璃快速加热时，性质来不及反 映该温度下的最终值。
例：夹层玻璃
目的意义
• 焊接或熔接 当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，都要求二种材料具备相近 的膨胀系数。 如两种不同金属的焊接，玻璃仪器的焊接加工，在电真空工业和 仪器制造工业中广泛地将非金属材料（玻璃、陶瓷）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，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会 导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。
测定无机非金属材料热膨胀系数常用：千分表法、热机 械法（光学法、电磁感应法）、体积法 等。
它们的共同点都是试样在加热炉中受热膨胀，通过顶杆 将膨胀传递到检测系统。不同之处在于检测系统。
千分表法是用千分表直接测量试样的伸长量。 光学热机械法是通过顶杆的伸长量来推动光学系统内的反 射镜转动经光学放大系统而使光点在影屏上移动来测定试样的 伸长量。
目
一．目的意义
录
二．材料的热膨胀系数
三．材料热膨胀系数的检测方法 四．示差法的测定原理
五．实验过程
六．主要影响因素讨论 七．实验数据处理
一．目的意义
• 热膨胀 物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。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。 • 提高材料的热稳定性 降低材料的线膨胀系数，提高材料的热稳定性，提高材料的使用 安全性。 • 提高材料的强度 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，体系中要采用一中间膨胀值，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， 恰当地利用这个特性，可以增加制品的强度。
α( 0～1000 ) = 5.8×10-7 / k
五．实验过程
试样加工
试样 切割
试样 研磨
实验过程关键操作
试样安装
六．主要影响因素讨论
1. 试样加工与安装 2. 玻璃的热历史对玻璃线膨胀系数的影响 淬火：玻璃成形后快速冷却 精密退火：玻璃成形后缓慢冷却 2. 加热速度对玻璃线膨胀系数的影响
在测定玻璃 线膨胀系数时的升温速度。
示差法的测定原理
由于玻璃的膨胀系数一般是 石英的膨胀系数一般是 两者的膨胀差可以测定。
图43-1 石英膨胀仪内部结构热膨胀分析图
因为 α玻璃 ﹥ α石英
所以 ΔL1 ﹥ ΔL2
千分表的指示为
ΔL = ΔL1 – ΔL2
玻璃的净伸长 ΔL1 = ΔL – ΔL2 按定义，玻璃的膨胀系数
注：只要材料的膨胀系数小于石英的膨胀系数的处理，如： 金属、 无机非金属、有机材料„„，都可用这种膨胀仪测定。
由于膨胀系数一般比较小，可忽略高阶无穷小。取一级近似：
β= 3α
在测量技术上，体膨胀比较难测，通常应用以上关系来 估算材料的体膨胀系数β，已足够精确。
2. 线膨胀系数（αL）：
在实际工作中一般都是测定材料的线热膨胀系数。所以对于普 通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数。
线膨胀系数是指温度升高1℃后，物体的相对伸长。
触，试样的另一端通过一 个石英顶杆将膨胀引起的 位移传递到千分表上，即 可读出不同温度下的膨胀
量。
自制立式膨胀仪
自制立式膨胀仪（智能型）
卧式膨胀仪
四．示差法的测定原理（石英膨胀仪）
图43-3 示差法测定材料膨胀系数的装置 １— 测温热电偶；２—膨胀仪电炉；３—电热丝；４—电流表；５—调压器； ６—电炉铁壳；７—铜柱电炉芯；８—待测试棒；９—石英玻璃棒； １０—石英玻璃管；１１—遮热板；１２—铁制支承架；１３—千分表； １４—水瓶；１５—水银温度计； １６—电位差计。
相当于温度升高1时物体体积的相对增 大值。 由于总有内能存在，物质的每个粒子 都在振动。
当物质受热时，由于温度升高，每个粒子 的热能增大，导致振幅也随之增大，由（非简谐） 力相互结合的两个原子之间的距离也随之增大， 物质就发生膨胀。
物质的热膨胀是由非简谐（非线性） 振动引起的。
设试体为一立方体，边长为L 。当温度从T1上升到T2时， 体积也从V1上升到V2 ，体膨胀系数
玻璃的线膨胀系数与温度有关。
石英玻璃的平均线膨胀系数（按下列温度范围取值）； 5.7×10-7度-1 （０～３００℃）
5.9×10-7度-1
5.8×10-7度-1 5.97×10-7度-1
（０～４００℃）
(０～１０００℃) （２００～７００℃）
因此，材料的平均线膨胀系数应标明温度范围，
如:
α( 0～300 ) = 5.7×10-7 / k
• • •
根据原子热振动概念的热容理论，格留涅辛进行计算。在没有相变时，膨 胀系数随温度的升高连续增大。 但对铁、钴、镍等铁磁金属，在温度靠近居里温度时，膨胀系数出现明显 的反常。 其中镍和钴的膨胀系数实验值高于理论值，如图5-17所示，称为正反常， 而铁的实验值低于理论值，称为负反常。
•
•
1.
电磁感应热机械法是将顶杆的移动通过天平传递到差动变压 器，变换成电讯号，经放大转换，从而测量出试样的伸长量。 根据试样的伸长量就可计算出线膨胀系数。 ΔL / L0 = al Δt 试样规格为直径3-8mm，长度10-20mm的圆棒。
立式膨胀仪是将试样 安放在一端封闭的石英管
底部，使其保持良好的接
几种无机材料的热膨胀曲线
•
如果金属在加热或冷却的过 程中发生相变，由于不同组 成的比容差异，将引起热膨 胀的异常，这种异常的膨胀 系数为研究材料中的组织转 变提供了重要的信息。 研究金属热膨胀的另一方面 兴趣来自于仪表对材料热膨 胀性能的特殊要求。
•
例如，作为尺寸稳定零件的微 波设备谐振腔、精密计时器 和宇宙航行雷达天线等，都 要求在气温变动范围内具有 一定的膨胀系数的合金；电 真空技术中为了与玻璃、陶 瓷、云母、人造宝石等气密 封接要求具有很低膨胀系数 的合金；用于制造热敏性元 件的双金属却要求高膨胀合 金。 这就需要研究化学成分和组织 结构对合金膨胀系数的影响。
目的意义
• 合理使用材料
精密仪器（小型、大型），选用膨胀系数小的材料
例：大型加工机械
水泥路面 钢铁大桥 水泥大桥 大型建筑物 „ „
因此，测定材料的热膨胀系数具有重要的意义。
二．材料的热膨胀系数
材料的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨 胀。热膨胀通常用热膨胀系数表示。
1. 体积膨胀系数（αV）：
在图上求玻璃的转变温度Tg和软化点温度Tf。
以3个试样的平均值表示实验结果
•
谢谢
三．材料热膨胀系数的检测方法
人类很早（十八世纪）就测定固体的热膨胀。当时的测定装置很原 始：水平放置约15厘米长的试样，下面点燃几支蜡烛加热，通过齿轮机 构放大来确定试样长度的变化。
十九世纪到现在，人们创造了许多测定方法。上世纪60年代出现了 激光法，出现了用计算机控制或记录处理测定数据的测量仪器。