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嘉峪檢測網 2018-06-13 09:13
物體的體積或長度隨溫度的變化而膨脹的現象稱為熱膨脹。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的長度、面積或體積的變化，即熱膨脹系數表示。熱膨脹的本質是晶體點陣結構間的平均距離隨溫度變化而變化。材料的熱膨脹通常用線膨脹系數或者體膨脹系數來表述。熱膨脹系數是材料的主要物理性質之一，它是衡量材料的熱穩定性好壞的一個重要指標。
二、熱膨脹系數檢測意義
在實際應用中，當兩種不同的材料彼此焊接或熔接時，選擇材料的熱膨脹系數顯得尤為重要，如玻璃儀器、陶瓷制品的焊接加工，都要求兩種材料具備相近的熱膨脹系數。在電真空工業和儀器制造工業中廣泛地將非金屬材料與各種金屬焊接，也要求兩者有相適應的熱膨脹系數：如果選擇材料的膨脹系數相差比較大，焊接時由于膨脹的速度不同，在焊接處產生應力，降低了材料的機械強度和氣密性，嚴重時會導致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油。如果層狀物由兩種材料迭置連接而成，則溫度變化時，由于兩種材料膨脹值不同，若仍連接在一起，體系中要采用——中間膨脹值，從而使一種材料中產生壓應力而另一種材料中產生大小相等的張應力，恰當的利用這個特性，可以增加制品的強度。因此，測定材料的熱膨脹系數具有重要意義。
三、熱膨脹系數的影響因素
1. 化學礦物組成
熱膨脹系數與材料的化學組成、結晶狀態、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同，結構不同的物質，膨脹系數不相同。通常情況下，結構緊密的晶體，膨脹系數較大；而類似于無定形的玻璃，往往有較小的膨脹系數。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數。
2.相變
材料發生相變時，其熱膨脹系數也要變化。純金屬同素異構轉變時，點陣結構重排伴隨著金屬比容突變，導致線膨脹系數發生不連續變化。
3.合金元素對合金熱膨脹有影響
簡單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數介于內組元膨脹系數之間。而多相合金膨脹系數取決于組成相之間的性質和數量，可以近似按照各相所占的體積百分比，利用混合定則粗略計算得到。
4.織構的影響
單晶或多晶存在織構，導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異，導致熱膨脹各向異性，平行晶體主軸方向熱膨脹系數大， 垂直方向熱膨脹系數小。
5.內部裂紋及缺陷也會對熱膨脹產生影響
四、膨脹系數的測定方法
耐火材料線膨脹系數的常用測量方法是頂桿式間接法和望遠鏡直讀法。新的激光法測定線膨脹系數也越來越受到重視。
頂桿法是一種經典方法，采用機械測量原理，即將試樣的一端固定在支持器的端頭上，另一端與頂桿接觸，試樣、支持器和頂桿同時加熱，試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來，并被測量。這類儀器由于試樣位置(立式或臥式)、膨脹量的測量方法(直接測量、電子或光學方法)而區分成多種型號的儀器。應用較普遍的是電感式膨脹儀。它的傳感器是差動變壓器，也稱差動變壓器熱膨脹儀。由于頂桿和支持器尺寸較長，高溫爐的加熱條件難于使溫度分布均勻一致，頂桿和支持器之間的膨脹量難以相互抵消，所以膨脹的測量值需要校正。
望遠鏡直讀法是用雙筒望遠鏡直接觀察爐內高溫下試樣膨脹的變化值，通過計算得到線膨脹系數。測量溫度可高達2000℃，目鏡上的測微計直接測量試樣伸長量。所用試樣較長，加熱爐要有足夠的恒溫帶。該方法的缺點是一般不易自動記錄。
熱膨脹是近年發展的。它是以一激光束掃描試樣，而不斷測定試樣在加熱過程中長度的變化。由于測量精度高、計算機組成的全自動控制、記錄和多功能系統而受到歡迎。選擇熱膨脹測量方法時主要考慮測試范圍、待測材料的種類和特性、測量精度和靈敏度等。
五、熱膨脹系數的檢測標準
1、GB/T 34183-2017 建筑設備及工業裝置用絕熱制品 熱膨脹系數的測定
2、GB/T 3074.4-2016 石墨電極熱膨脹系數（CTE）測定方法
3、GB/T 16920-2015 玻璃 平均線熱膨脹系數的測定
4、GB/T 28194-2011 玻璃 雙線法線熱膨脹系數的測定
5、GB/T 25144-2010 搪玻璃釉平均線熱膨脹系數的測定方法
6、GB/T 16535-2008 精細陶瓷線熱膨脹系數試驗方法 頂桿法
來源：嘉峪檢測網
