材料热膨胀系数测定讲解
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仪器由主体（电炉及保温材料、机座、样 品部件、位移测量部件、冷却部件），精 密温度控制器，位移传感器及控制器，保 护气氛系统及计算机系统所组成。 电炉采用硅碳管作为发热元件，莫莱石纤 维为保温材料。 样品部件由外套管、位移传递杆组成。 1000℃以下测试用石英管、杆；1000℃以 上用刚玉管、杆。样品尺寸为Φ6～ 8×40mm。 采用电感调频式位移传感器，量程为 ±2.5mm，配套有二次仪表位移控制仪，分 辨率1μ，精度0.10％。
五、数据记录及处理
1）数据记录 温度 伸长 温度 伸长 温度 伸长
2）绘制曲线 以伸长量为纵坐标，温度为横坐标绘制热 膨胀曲线。 3）结果计算 L0 ×ΔT)计算平均 按公式α=α石英+ΔL/( 热膨胀系数。
六、思考题
1）影响材料热膨胀系数的因素主要有哪些？ 2）从热膨胀曲线可获得哪些有用的信息？
四、实验步骤
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。 3. 接通冷却水源，观察出水口有水流出。 4. 检查温控器在手动方式，手动调压钮在最 坐位置。然后接通温控器和位移控制器电 源，预热5分钟。
5. 打开计算机进入“热膨胀仪数据采集”软 件，按提示在温控器自整定仪表上设定温 度程序，位移传感器清零，按下通讯健， 温控器设置为自动方式开始实验。 6. 测试完成后待温度降至室温后取出试样， 切断仪器电源水源(炉温200℃以下切断水 源)。 7. 在计算机上处理实验数据，并可打印数据 曲线输出。 8. 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 器气氛系统只在使用刚玉样品部件时用）。
1 1 的单位为： mm mm C
L2 L1 L L1 (T2 T1 ) L1 T
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 T1 到 T2 时，试样的体积从相应的从 V1到 V2 ，则材 料在该温度区间的平均题膨胀系数为：
这个移动是石英玻璃棒、石英玻璃管和待 测试样三者的同时伸长和部分抵消后在传 感器上所显示的 L 值，它包括试样与石英 玻璃管和石英玻璃棒的热膨胀之差值，测 出这个系统的伸长之差值及加热前后的温 度差，并根据已知石英玻璃的膨胀系数， 可测出待测试样的热膨胀系数。
T1
通过对材料的热膨胀性能的测量，得到材 料的热膨胀曲线，从而确定材料的特征温 度。 • α=α石英+ΔL/(L0×ΔT) （1） ΔL—— 试样从温度T1 至T2 时的伸长量 L0 —— 试样在温度 T1 时的原长 ΔT—— 温度变化的区间 其中α石英=5.8×10-7 ℃-1
材料热膨胀系数测定
组员：马闯 汪瀚钰 王鹏涛 金辉 徐荣达 周孝培
一、实验目的
了解材料的膨胀曲线对生产的指导意义； 掌握示差法测定材料热膨胀系数的原理和 方法。 利用材料的热膨胀曲线确定材料的特征温 度，如玻璃转化温度。
二、实验原理
热膨胀是指制品在加热过程中的长度变化。 其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数 两种。测定时，以一定的升温速度，加热 试样到指定的测试温度，测定试样随温度 变化而发生的伸长量。 线膨胀率是指由室温至试验温度间，样品 长度的相对变化率。
V2 V1 V V1 (T2 T1 ) V1 T
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。
三、具体实验原理（线膨胀）
本实验采用接触方式的示差法测热膨胀 系数，具体如下：
示差法是基于采用热稳定性良好的材料石 英玻璃(棒和管）在较高的温度下，其线膨 胀系数随温度而改变的性质很小。当温度 升高时，石英玻璃与待测试样都会发生膨 胀，但是待测试样的膨胀比石英玻璃管上 同样长度部分的膨胀要大，因而使得与待 测试样相接触的石英玻璃棒发生移动。
温度控制器具有手动和自动功能，输出的 电压值可以手动调节，因此升温速率可手 动设定或由程序曲线设定。 气氛控制器由气源、稳压阀流量计组成， 可同时采用双路供气。气氛一般用氧化气 氛（O2 ）或保护气氛（N 2 ）。 计算机系统分别与温度控制器和位移传感 器测控仪连接，其配套的数据采集与处理 软件可以自动的采集温度、位移量及对应 时间，计算和处理数据，绘制伸长、温度 曲线和数据报表功能。
三、实验器材
WTD-2型热膨胀仪 陶瓷试样平面磨床 陶瓷试样（标准样和压制样） 游标卡尺
卧式膨胀仪
实验设备WTD-2型智能热膨胀仪
1—测温热电偶 2—膨胀仪电炉 3—电热丝 4—电流表 5—控制器 6—电炉铁壳 7—电炉芯 8—待测试样 9—石英玻璃棒 10—石英玻璃管 11—带水冷套遮热板 12—支架 13—位移传感器
二、实验原理
热膨胀是指制品在加热过程中的长度变化。 其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数 两种。测定时，以一定的升温速度，加热 试样到指定的测试温度，测定试样随温度 变化而发生的伸长量。 线膨胀率是指由室温至试验温度间，样品 长度的相对变化率。
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 T1 到 T2 时，试样的长度相应的从 L1 到 L2，则材料 为： 在该温度区间的平均线膨胀系数
仪器由主体（电炉及保温材料、机座、样 品部件、位移测量部件、冷却部件），精 密温度控制器，位移传感器及控制器，保 护气氛系统及计算机系统所组成。 电炉采用硅碳管作为发热元件，莫莱石纤 维为保温材料。 样品部件由外套管、位移传递杆组成。 1000℃以下测试用石英管、杆；1000℃以 上用刚玉管、杆。样品尺寸为Φ6～ 8×40mm。 采用电感调频式位移传感器，量程为 ±2.5mm，配套有二次仪表位移控制仪，分 辨率1μ，精度0.10％。
五、数据记录及处理
1）数据记录 温度 伸长 温度 伸长 温度 伸长
2）绘制曲线 以伸长量为纵坐标，温度为横坐标绘制热 膨胀曲线。 3）结果计算 L0 ×ΔT)计算平均 按公式α=α石英+ΔL/( 热膨胀系数。
六、思考题
1）影响材料热膨胀系数的因素主要有哪些？ 2）从热膨胀曲线可获得哪些有用的信息？
四、实验步骤
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。 3. 接通冷却水源，观察出水口有水流出。 4. 检查温控器在手动方式，手动调压钮在最 坐位置。然后接通温控器和位移控制器电 源，预热5分钟。
5. 打开计算机进入“热膨胀仪数据采集”软 件，按提示在温控器自整定仪表上设定温 度程序，位移传感器清零，按下通讯健， 温控器设置为自动方式开始实验。 6. 测试完成后待温度降至室温后取出试样， 切断仪器电源水源(炉温200℃以下切断水 源)。 7. 在计算机上处理实验数据，并可打印数据 曲线输出。 8. 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 器气氛系统只在使用刚玉样品部件时用）。
1 1 的单位为： mm mm C
L2 L1 L L1 (T2 T1 ) L1 T
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 T1 到 T2 时，试样的体积从相应的从 V1到 V2 ，则材 料在该温度区间的平均题膨胀系数为：
这个移动是石英玻璃棒、石英玻璃管和待 测试样三者的同时伸长和部分抵消后在传 感器上所显示的 L 值，它包括试样与石英 玻璃管和石英玻璃棒的热膨胀之差值，测 出这个系统的伸长之差值及加热前后的温 度差，并根据已知石英玻璃的膨胀系数， 可测出待测试样的热膨胀系数。
T1
通过对材料的热膨胀性能的测量，得到材 料的热膨胀曲线，从而确定材料的特征温 度。 • α=α石英+ΔL/(L0×ΔT) （1） ΔL—— 试样从温度T1 至T2 时的伸长量 L0 —— 试样在温度 T1 时的原长 ΔT—— 温度变化的区间 其中α石英=5.8×10-7 ℃-1
材料热膨胀系数测定
组员：马闯 汪瀚钰 王鹏涛 金辉 徐荣达 周孝培
一、实验目的
了解材料的膨胀曲线对生产的指导意义； 掌握示差法测定材料热膨胀系数的原理和 方法。 利用材料的热膨胀曲线确定材料的特征温 度，如玻璃转化温度。
二、实验原理
热膨胀是指制品在加热过程中的长度变化。 其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数 两种。测定时，以一定的升温速度，加热 试样到指定的测试温度，测定试样随温度 变化而发生的伸长量。 线膨胀率是指由室温至试验温度间，样品 长度的相对变化率。
V2 V1 V V1 (T2 T1 ) V1 T
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。
三、具体实验原理（线膨胀）
本实验采用接触方式的示差法测热膨胀 系数，具体如下：
示差法是基于采用热稳定性良好的材料石 英玻璃(棒和管）在较高的温度下，其线膨 胀系数随温度而改变的性质很小。当温度 升高时，石英玻璃与待测试样都会发生膨 胀，但是待测试样的膨胀比石英玻璃管上 同样长度部分的膨胀要大，因而使得与待 测试样相接触的石英玻璃棒发生移动。
温度控制器具有手动和自动功能，输出的 电压值可以手动调节，因此升温速率可手 动设定或由程序曲线设定。 气氛控制器由气源、稳压阀流量计组成， 可同时采用双路供气。气氛一般用氧化气 氛（O2 ）或保护气氛（N 2 ）。 计算机系统分别与温度控制器和位移传感 器测控仪连接，其配套的数据采集与处理 软件可以自动的采集温度、位移量及对应 时间，计算和处理数据，绘制伸长、温度 曲线和数据报表功能。
三、实验器材
WTD-2型热膨胀仪 陶瓷试样平面磨床 陶瓷试样（标准样和压制样） 游标卡尺
卧式膨胀仪
实验设备WTD-2型智能热膨胀仪
1—测温热电偶 2—膨胀仪电炉 3—电热丝 4—电流表 5—控制器 6—电炉铁壳 7—电炉芯 8—待测试样 9—石英玻璃棒 10—石英玻璃管 11—带水冷套遮热板 12—支架 13—位移传感器
二、实验原理
热膨胀是指制品在加热过程中的长度变化。 其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数 两种。测定时，以一定的升温速度，加热 试样到指定的测试温度，测定试样随温度 变化而发生的伸长量。 线膨胀率是指由室温至试验温度间，样品 长度的相对变化率。
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 T1 到 T2 时，试样的长度相应的从 L1 到 L2，则材料 为： 在该温度区间的平均线膨胀系数