材料的热膨胀系数
各种材料热膨胀系数
各种材料热膨胀系数
热膨胀系数是指物体在温度变化时所发生的线膨胀或体膨胀的程度。
不同的材料具有不同的热膨胀系数，以下将介绍一些常见材料的热膨胀系数。
1.金属材料：
金属一般具有较高的热膨胀系数，常用的金属材料的热膨胀系数如下：-铝：23×10^-6/℃
-铜：17×10^-6/℃
-铁：12×10^-6/℃
-钢：12×10^-6/℃
2.塑料材料：
相较于金属材料，塑料材料的热膨胀系数较低，常用塑料的热膨胀系
数如下：
-聚乙烯（PE）：60×10^-6/℃
-聚氯乙烯（PVC）：60~80×10^-6/℃
-聚苯乙烯（PS）：70~90×10^-6/℃
3.陶瓷材料：
陶瓷材料的热膨胀系数因其成分和结构的不同而有所区别，以下是一
些常见陶瓷材料的热膨胀系数：
-瓷砖：5~9×10^-6/℃
-玻璃：8~12×10^-6/℃
4.混凝土材料：
混凝土材料的热膨胀系数与其中的骨料类型、水灰比等因素有关，一般范围为8~18×10^-6/℃。
5.石材材料：
-大理石：10×10^-6/℃
-花岗岩：8~12×10^-6/℃
6.环氧树脂：
环氧树脂是一种聚合物材料，其热膨胀系数较低，约为40~80×10^-6/℃。
需要注意的是，以上数值仅为常见材料的热膨胀系数范围，实际数值可能会因材料的具体成分和制备工艺等因素而有所不同。
在实际工程中，需要根据具体要求和应用场景选择合适的材料，以保证工程的稳定性和可靠性。
各种材料热膨胀系数
食盐
40
不锈钢
14.4-16.0
苯
1.23
铍
12.3
碳纤维(HM 35 in L?ngsrichtung)
-0.5
钛
10.8
氯仿(三氯甲烷)
1.28
水泥
6 – 14
康铜
15.2
铋
14
果酸
1.07
铅
29.3
Kovar
~ 5
钨
4.5
乙醚
1.62
铜
17.5
铜
16.5
锌
36
乙酸乙酯
1.38
镉
41
镁
26
各种材料热膨胀系数
热膨胀系数（Coefficient of thermal expansion，簡稱CTE）是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。
实际应用中，有两种主要的热膨胀系数，分別是：
线性热膨胀系数：a=1/L*△L/△T
体积热膨胀系数：γ=1/V0*(аV/аt)p
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
γ in 10-3/K 20 °C
铝
23.2
木头, Eiche
8
银
19.5
酒精(乙醇)
1.1
纯铝
23.0（铝的热膨胀系数高达23μm/m.℃。）
不变钢
1.7-2.0
锡
2
丙酮
1.43
锑
10.5
铱
6.5
钢
13
汽油Байду номын сангаас
1.06
材料热膨胀系数单位
材料热膨胀系数的单位通常是1/°C 或者ppm/°C。
单位为1/°C：表示每摄氏度的温度变化对应的长度或体积变化，常用于线性热膨胀系数。
例如，线性热膨胀系数为10 ×10^-6 /°C，表示每摄氏度温度升高，材料长度会增加10 ×10^-6 倍。
单位为ppm/°C：表示每百万分之一的温度变化对应的长度或体积变化，常用于表征小范围温度变化下的热膨胀系数。
例如，热膨胀系数为20 ppm/°C，表示每摄氏度温度升高，材料长度会增加20 百万分之一。
这些单位用于描述材料在温度变化时的热膨胀性质，帮助工程师在设计和计算中考虑材料的热膨胀影响。
不同材料的热膨胀系数也会有所不同，因此在具体应用中需要参考相应的材料数据表或标准。
各种材料热膨胀系数
一些固体的线性热膨胀系数?α(单位：10-6/K)
一些液体的体积热膨胀系数 γ
物质
α in 10-6/K 20 °C0.5水银 Nhomakorabea0.18
玻璃?(窗玻璃)
7.6
镍
13
玻璃陶瓷(Zerodur)
< 0.1
松节油
1
玻璃 (工业玻璃)
4.5
铂
9
聚氯乙烯(PVC)
80
四氯化碳
1.22
玻璃 (普通)
7.1
尼龙
120
瓷器
3
甲苯
1.12
玻璃 (?派热克斯玻璃)
3.25
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
85
水
0.21
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
γ in 10-3/K 20 °C
铝
23.2
木头, Eiche
8
银
19.5
酒精?(乙醇)
1.1
纯铝
23.0（铝的热膨胀系数高达23μm/m.℃。）
不变钢
1.7-2.0
锡
2
丙酮
1.43
锑
10.5
铱
6.5
钢
13
汽油
1.06
芳纶
各种材料热膨胀系数
热膨胀系数（Coefficient of thermal expansion，简称CTE）是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。
各种材料热膨胀系数（最新编写-修订版）
各种材料热膨胀系数热膨胀系数（Coefficient of thermal expansion，簡稱CTE）是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。
实际应用中，有两种主要的热膨胀系数，分別是：线性热膨胀系数：a=1/L*△L/△T体积热膨胀系数：γ=1/V0*(аV/аt)p大多数情况之下，此系数为正值。
也就是说温度升高体积扩大。
但是也有例外，当水在0到4摄氏度之间，会出现反膨胀。
而一些陶瓷材料在温度升高情况下，几乎不发生几何特性变化，其热膨胀系数接近0。
一些固体的线性热膨胀系数α(单位：10-6/K)一些液体的体积热膨胀系数γ物质α in 10-6/K 20 °C物质α in 10-6/K 20 °C物质α in 10-6/K 20 °C物质γ in 10-3/K 20 °C铝23.2木头, Eiche8银19.5酒精 (乙醇) 1.1纯铝23.0（铝的热膨胀系数高达23μm/m.℃。
）不变钢 1.7-2.0锡2丙酮 1.43锑10.5铱 6.5钢13汽油 1.06芳纶-4.1食盐40不锈钢14.4-16.0苯 1.23铍12.3碳纤维(HM 35 inL?ngsrichtung)-0.5钛10.8氯仿 (三氯甲烷) 1.28水泥 6 – 14康铜15.2铋14果酸 1.07铅29.3Kovar~ 5钨 4.5乙醚 1.62铜17.5铜16.5锌36乙酸乙酯 1.38镉41镁26锡26.7甘油(Propantriol)0.49铬 6.2锰23金14.2甲醇 1.1钻石 1.3砖5花岗岩3Mineral?l (Hydraulik?l)0.7冰, 0 °C51黄铜18.4石墨2石蜡0.76铁12.2钼 5.2灰铸铁9煤油/柴油0.96/0.69锗6新银18玻璃(Quarzglas)0.5水银0.18玻璃 (窗玻璃)7.6镍13玻璃陶瓷(Zerodur)< 0.1松节油1玻璃 (工业玻璃)4.5铂9聚氯乙烯(PVC)80四氯化碳 1.22玻璃 (普通)7.1尼龙120瓷器3甲苯 1.12玻璃 ( 派热克斯玻璃)3.25聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)85 水0.21。
各种材料的热膨胀系数
各种材料的热膨胀系数首先，我们来看一下金属材料的热膨胀系数。
金属是常见的工程材料，其热膨胀系数一般在10^-6/℃的数量级。
具体来说，铝的热膨胀系数约为23×10^-6/℃，铜约为16.6×10^-6/℃，铁约为11.8×10^-6/℃。
不同的金属材料由于其晶体结构和化学成分的不同，其热膨胀系数也会有所差异。
在工程设计中，需要考虑金属材料在温度变化下的热膨胀对结构的影响，合理选择材料和考虑热膨胀补偿措施是非常重要的。
其次，我们来了解一些非金属材料的热膨胀系数。
例如，混凝土的热膨胀系数约为12×10^-6/℃，玻璃约为8×10^-6/℃，塑料的热膨胀系数则在10-200×10^-6/℃之间。
与金属材料相比，非金属材料的热膨胀系数通常较小，但也需要在工程设计中进行合理考虑，特别是在复合材料和混合结构中的应用。
除了单一材料的热膨胀系数外，复合材料和复合结构的热膨胀系数也是工程设计中需要重点考虑的问题。
由于复合材料由多种材料组合而成，其热膨胀系数会受到各种因素的影响，需要通过实验或计算来确定其在不同温度下的热膨胀特性。
在实际生产中，需要根据复合材料的热膨胀系数设计合理的结构和连接方式，以避免因温度变化引起的损坏和失效。
总的来说，不同材料的热膨胀系数对于工程设计和实际生产具有重要意义。
了解材料的热膨胀特性，可以帮助工程师和生产者合理选择材料、设计结构，并采取相应的补偿措施，从而确保产品在不同温度下具有稳定的性能和可靠的使用寿命。
希望本文介绍的各种材料的热膨胀系数能够对读者有所帮助，也希望读者能够进一步深入学习和研究材料的热膨胀特性，为工程设计和生产提供更多有益的信息和支持。
(完整版)各种材料热膨胀系数
食盐
40
不锈钢
14.4-16.0
苯
1.23
铍
12.3
碳纤维(HM 35 in L?ngsrichtung)
-0.5
钛
10.8
氯仿(三氯甲烷)
1.28
水泥
6 – 14
康铜
15.2
铋
14
果酸
1.07
铅
29.3
Kovar
~ 5
钨
4.5
乙醚
1.62
铜
17.5
铜
16.5
锌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
36
乙酸乙酯
1.38
镉
41
镁
26
锡
26.7
甘油(Propantriol)
0.49
铬
6.2
锰
23
金
14.2
甲醇
1.1
钻石
1.3
砖
5
花岗岩
3
Mineral?l(Hydraulik?l)
0.7
冰, 0 °C
51
黄铜
18.4
石墨
2
石蜡
0.76
铁
12.2
钼
5.2
灰铸铁
9
煤油/柴油
0.96/0.69
锗
6
新银
18
玻璃 (Quarzglas)
0.5
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
γ in 10-3/K 20 °C
铝
23.2
木头, Eiche
8
银
19.5
酒精(乙醇)
各种材料热膨胀系数(可编辑修改word版)
铬
6.2
锰
23
金
14.2
甲醇
1.1
钻石
1.3
砖
5
花岗岩
3
Mineral?l(Hydraul
ik?l)
0.7
冰, 0 °C
51
黄铜
18.4
石墨
2
石蜡
0.76
铁
12.2
钼
5.2
灰铸铁
9
煤油/柴油
0.96/0.69
锗
6
新银
18
玻璃
(Quarzglas)
0.5
水银
0.18
玻璃 (窗玻
璃)
7.6
镍
13
大多数情况之下，此系数为正值。也就是说温度升高体积扩大。但是也有例外，当水在0到4摄氏度之间，会出现反膨胀。而一些陶瓷材料在温度升高情况下，几乎不发生几何特性变化，其热膨胀系数接近0。
一些固体的线性热膨胀系数 α(单位：10-6/K)
一些液体的体积热膨胀系数 γ
物质
α in 10-6/K 20°C
物质
各种材料热膨胀系数
热膨胀系数（Coefficientofthermalexpansion，簡稱CTE）是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。
实际应用中，有两种主要的热膨胀系数，分別是：线性热膨胀系数：a=1/L*△L/△T
体积热膨胀系数：γ=1/V0*(аV/аt)p
玻璃陶瓷
(Zerodur)
<
0.1
松节油
1
玻璃 (工业
玻璃)
4.5
铂
9
聚氯乙烯(PVC)
80
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热膨胀系数
物体由于温度改变而有胀缩现象。
其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的长度量值的变化，即热膨胀系数表示。
线胀系数是指固态物质当温度改变摄氏度1度时，其某一方向上的长度的变化和它在20℃（即标准实验室环境）时的长度的比值。
各物体的线胀系数不同，一般金属的线胀系数单位为1/摄氏度。
大多数情况之下，此系数为正值。
也就是说温度变化与长度变化成正比，温度升高体积扩大。
但是也有例外，如水在0到4摄氏度之间，会出现负膨胀。
而一些陶瓷材料在温度升高情况下，几乎不发生几何特性变化，其热膨胀系数接近0。
中文名：热膨胀系数
英文名：coefficient of thermal expansion , CTE
线膨胀系数：α=ΔL/(L*ΔT)
面膨胀系数：β=ΔS/(S*ΔT)
体膨胀系数：γ=ΔV/(V*ΔT)
1. 概述
expansion thermal coefficient
热膨胀系数有线膨胀系数α、面膨胀系数β和体膨胀系数γ。
式中ΔL为所给长度变化ΔT下物体温度的改变，L为初始长度；
ΔS为所给面积变化ΔT下物体温度的改变，S为初始面积；
ΔV为所给体积变化ΔT下物体温度的改变，V为初始体积；
严格说来，上式只是温度变化范围不大时的微分定义式的差分近似；准确定义要求ΔV与ΔT无限微小，这也意味着，热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。
线热膨胀系数αL
δ = 热膨胀系数* 全长* 温度变化
= 10.8 * 10-6 * 100mm * 100℃
= 0.108 (mm)
3. 热膨胀系数的精密测试与测量能力溯源
为了保证材料热膨胀系数国与国之间的量值统一和互认，国际计量局长度委员会（CCL）2004年启动过材料热膨胀系数的国际比对，有十几个国家参加了这个项目的国际比对。
为应对国际比对，更为了统一与实现国内材料的热膨胀系数测量能力及热膨胀仪测量精度，经国家局批准在国家计量院(中国计量科学研究院)建立“材料热膨胀系数国家最高标准装置”，以满足量值统一及测试需求。
该标准基于最小误差链原则，把相关量值直接溯源到国家基准单位，在-180度到2400度范围内提供最高达10E-8量级测量不确定度。
4. 金属膨胀系数
测定温度条件及单位：20℃，(单位10-6/K或10-6/℃）
备注：简单讲就是材料在变化1摄氏度时长度的相对变化量。
膨胀系数实际就是：1MM长的材料在变化1摄氏度时长度变化了多少NM(纳米)。
一般钢材的热膨胀系数为（10-20）×10-6 /℃，系数越大在受热后变形则越大，反之则越小。
比如：钢轨的线膨胀系数是：11.8 nm/(mm×℃)，实际上就是指1mm(毫米)长的钢轨在温度变化1摄氏度时长度会变化11.8nm (纳米)。
金属名称元素符号线性热膨胀系数金属名称元素符号线性热膨胀系数铍Be 12.3 铝Al 23.2
锑Sb 10.5 铅Pb 29.3
铜Cu 17.5 镉Cd 41.0
常用金属材料的热膨胀系数
材料Material
10-6 in./in.*/°F 10-5 in./in.*/°C High Low High Low
锌及其合金Zinc & its Alloysc 19.3 10.8 3.5 1.9 铅及其合金Lead & its Alloysc 16.3 14.4 2.9 2.6 镁合金Magnesium Alloysb 16 14 2.8 2.5 铝及其合金Aluminum & its Alloysc 13.7 11.7 2.5 2.1 锡及其合金Tin & its Alloysc 13 - 2.3 - 锡铝黄铜Tin & Aluminum Brassesc 11.8 10.3 2.1 1.8 黄铜或铅黄铜Plain & Leaded Brassesc 11.6 10 2.1 1.8 银Silverc 10.9 - 2 - 铬镍耐热钢Cr-Ni-Fe Superalloysd 10.5 9.2 1.9 1.7 Heat Resistant Alloys (cast)d 10.5 6.4 1.9 1.1 Nodular or Ductile Irons (cast)c 10.4 6.6 1.9 1.2 不锈钢Stainless Steels (cast)d 10.4 6.4 1.9 1.1 锡青铜Tin Bronzes (cast)c 10.3 10 1.8 1.8 奥氏体不锈钢Austenitic Stainless Steelsc 10.2 9 1.8 1.6 磷硅青铜Phosphor Silicon Bronzesc 10.2 9.6 1.8 1.7 铜Coppersc 9.8 - 1.8 - Nickel-Base Superalloysd 9.8 7.7 1.8 1.4 铝青铜Aluminum Bronzes (cast)c 9.5 9 1.7 1.6 Cobalt-Base Superalloysd 9.4 6.8 1.7 1.2 铍（青）铜Beryllium Copperc 9.3 - 1.7 - Cupro-Nickels & Nickel Silversc 9.5 9 1.7 1.6 镍及其合金Nickel & its Alloysd 9.2 6.8 1.7 1.2 铬镍钴耐热钢Cr-Ni-Co-Fe Superalloysd 9.1 8 1.6 1.4 合金钢Alloy Steelsd 8.6 6.3 1.5 1.1 Carbon Free-Cutting Steelsd 8.4 8.1 1.5 1.5 铸造合金钢Alloys Steels (cast)d 8.3 8 1.5 1.4 Age Hardenable Stainless Steelsd 8.2 5.5 1.5 1 金Goldc 7.9 - 1.4 - High Temperature Steelsd 7.9 6.3 1.4 1.1 Ultra High Strength Steelsd 7.6 5.7 1.4 1
Malleable Ironsc 7.5 5.9 1.3 1.1 Titanium Carbide Cermetd 7.5 4.3 1.3 0.8 Wrought Ironsc 7.4 - 1.3 - 钛及其合金Titanium & its Alloysd 7.1 4.9 1.3 0.9 钴Cobaltd 6.8 - 1.2 - 马氏体不锈钢Martensitic Stainless Steelsc 6.5 5.5 1.2 1 渗氮钢Nitriding Steelsd 6.5 - 1.2 - 钯Palladiumc 6.5 - 1.2 - 铍Berylliumb 6.4 - 1.1 - Chromium Carbide Cermetc 6.3 5.8 1.1 1 钍Thoriumb 6.2 - 1.1 - 铁素体不锈钢Ferritic Stainless Steelsc 6 5.8 1.1 1 Gray Irons (cast)c 6 - 1.1 - Beryllium Carbided 5.8 - 1 - Low Expansion Nickel Alloysc 5.5 1.5 1 0.3 Beryllia & Thoriae 5.3 - 0.9 - Alumina Cermetsd 5.2 4.7 0.9 0.8 Molybdenum Disilicidec 5.1 - 0.9 - Rutheniumb 5.1 - 0.9 - Platinumc 4.9 - 0.9 - Vanadiumb 4.8 - 0.9 - Rhodiumb 4.6 - 0.8 - Tantalum Carbided 4.6 - 0.8 - Boron Nitrided 4.3 - 0.8 - 铌及其合金Columbium & its Alloys 4.1 3.8 0.7 0.68 Titanium Carbided 4.1 - 0.7 - Steatitec 4 3.3 0.7 0.6 Tungsten Carbide Cermetc 3.9 2.5 0.7 0.4 铱Iridiumb 3.8 - 0.7 - Alumina Ceramicsc 3.7 3.1 0.7 0.6 Zirconium Carbided 3.7 - 0.7 - Osmium and Tantalumb 3.6 - 0.6 - 锆及其合金Zirconium & its Alloysb 3.6 3.1 0.6 0.55 Hafniumb 3.4 - 0.6 - Zirconiae 3.1 - 0.6 - 钼及其合金Molybdenum & its Alloys 3.1 2.7 0.6 0.5 Silicon Carbidee 2.4 2.2 0.4 0.39 钨Tungstenb 2.2 - 0.4 - Electrical Ceramicsc 2 - 0.4 - Zirconc 1.8 1.3 0.3 0.2 Boron Carbidee 1.7 - 0.3 - Carbon and Graphitec 1.5 1.3 0.3 0.2
5. 常见液体的体膨胀系数
测定温度条件及单位：20℃，(单位10-6 /K或10-6 /℃）
备注：简单讲就是液体在变化1摄氏度时体积的相对变化量。
不同温度下金属材料的线膨胀系数一览表
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非金属材料的线膨胀系数
第8 页共8 页。