材料热膨胀系数的测定
材料热膨胀系数测定
其中α石英=5.8×10-7 ℃-1
三、实验器材
WTD-1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
四、实验步骤
样品制备，按试验要求制备直径5mm、长 60mm标准试样，并两端磨平（陶瓷试样平面 磨床），用游标卡尺精确测量其尺寸；
样品装炉，使样品、石英玻璃棒、千分表顶杆 处在一条直线上，使千分表顶紧至指针转2-3 圈，确定一个初读数；
配置金属硝酸盐溶液，加入沉淀及氨水、碳酸钠或络合剂， 待形成沉淀物或溶胶后，干燥后选择某一温度煅烧。
五、数据记录及处理
提交一套翔实的氧化物粉体制备工艺参数，详细记 录每一步的实验条件和现象。
六、思考题
1）粉体的粒径有几种表示方法，颗粒度分布有哪些 测试方法？
2）粉体的颗粒度分布对陶瓷的烧结性能和力学性能 有怎样的影响？
装上热电偶，使其处在样品正上方。
接通电源，调整电流，使其按设定的速度 （5℃/min）均匀升温。每5℃作为一个数据记 录点，记录相应的温度和试样的长度。
结果计算，测定样品线膨胀率和线膨胀系数。 绘出材料的热膨胀曲线，确定其特征温度。 关闭电源。
五、数据记录及处理 1）数据记录
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。
线膨胀系数是指由室温至试验温度间，每升高1度， 样品长度的相对变化率。
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
散射理论和实验结果都告诉我们，散射角θ 的大小与颗粒的 大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ 角就越小；颗粒 越小，产生的散射光的θ 角就越大。
热膨胀系数测定实验报告
热膨胀系数测定实验报告热膨胀系数测定实验报告引言：热膨胀系数是描述物体在温度变化下体积变化程度的物理量，对于工程设计和材料研究具有重要意义。
本实验旨在通过测定不同材料的热膨胀系数，探究不同材料的热膨胀性质，为实际应用提供参考。
实验目的：1. 了解热膨胀系数的概念和意义；2. 掌握测量热膨胀系数的方法和步骤；3. 比较不同材料的热膨胀性质。
实验器材：1. 热膨胀系数测量装置；2. 不同材料的试样：如铝、铜、钢等。
实验步骤：1. 将热膨胀系数测量装置调整到合适的工作状态；2. 将待测试样固定在测量装置上，保证试样的稳定性；3. 调整测量装置的温度控制系统，使其能够按照一定的温度变化范围进行测量；4. 记录试样在不同温度下的长度变化，并计算出热膨胀系数。
实验结果与分析：通过实验测量得到的试样在不同温度下的长度变化数据，可以计算得到不同材料的热膨胀系数。
通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 不同材料的热膨胀系数存在差异，反映了不同材料对温度变化的敏感程度；2. 金属材料的热膨胀系数一般较大，而非金属材料的热膨胀系数较小；3. 随着温度的升高，试样的热膨胀系数一般呈现递增趋势。
实验误差分析：在实验过程中，由于测量仪器的精度限制、试样的制备和固定等因素，可能会引入一定的误差。
为了减小误差的影响，可以采取以下措施：1. 选择合适的测量仪器，提高测量的精度；2. 重复测量，取平均值，减小随机误差；3. 注意试样的制备和固定，保证试样的稳定性。
实验应用：热膨胀系数的测定对于工程设计和材料研究具有重要意义。
在工程实践中，我们需要考虑材料的热膨胀性质，以避免由于温度变化引起的结构变形和破坏。
例如，在建筑物的设计中，需要考虑材料的热膨胀系数，以防止温度变化引起的裂缝和变形。
在材料研究中，热膨胀系数的测定可以帮助科学家了解材料的热力学性质，为材料的开发和应用提供参考。
结论：通过本实验的测量和分析，我们得出了不同材料的热膨胀系数存在差异，金属材料的热膨胀系数一般较大，而非金属材料的热膨胀系数较小。
材料热膨胀系数测定
试样到指定的测试温度，测定试样随温度 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。
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。 按公式α=α石英+ΔL/( ×ΔT)计算平均热膨胀系数。
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。
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。
度。 其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数两种。
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；
• α=α +ΔL/(L ×ΔT) （1） 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
统只在使用刚玉样品部件时用）。 1000℃以下测试用石英管、杆；
其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数 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）。
两种。测定时，以一定的升温速度，加热 高温（1000℃以上）用刚玉管、杆。
料在该温度区间的平均题膨胀系数为：
V2 V1 V
V1(T2 T1) V1T
▪ 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。
பைடு நூலகம்
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。
热膨胀系数测试标准
热膨胀系数测试标准热膨胀系数是指物体在温度变化时，其长度、面积或体积发生变化的比例。
热膨胀系数测试是对材料热膨胀性能进行评定的重要方法之一。
通过测试热膨胀系数，可以了解材料在温度变化下的性能表现，为工程设计和材料选择提供重要参考依据。
因此，热膨胀系数测试标准的制定对于保证产品质量、推动材料科学研究具有重要意义。
热膨胀系数测试标准的制定需要考虑多方面因素，包括测试方法、仪器设备、样品制备、数据处理等。
首先，测试方法是制定热膨胀系数测试标准的核心内容之一。
常见的测试方法包括线膨胀法、体膨胀法和光栅法等。
不同的测试方法适用于不同类型的材料，需要根据具体情况进行选择。
其次，仪器设备的选择和使用对于测试结果的准确性和可靠性至关重要。
高精度的热膨胀仪器可以有效地保证测试结果的准确性，提高测试标准的可行性和实用性。
此外，样品制备和数据处理也是制定热膨胀系数测试标准时需要考虑的重要内容。
合理的样品制备方法和严谨的数据处理流程可以有效地减小测试误差，提高测试结果的可信度。
在制定热膨胀系数测试标准时，还需要考虑不同材料的特性和应用领域。
不同材料的热膨胀性能存在差异，因此需要针对不同材料类型制定相应的测试标准。
例如，金属材料和聚合物材料的热膨胀系数测试标准就存在一定的差异。
此外，不同应用领域对于热膨胀系数的要求也不同，需要根据具体应用需求进行相应的标准制定。
总的来说，热膨胀系数测试标准的制定需要考虑测试方法、仪器设备、样品制备、数据处理以及不同材料的特性和应用领域等多方面因素。
制定科学合理的热膨胀系数测试标准，有助于提高测试结果的准确性和可靠性，为工程设计和材料选择提供重要参考依据，推动材料科学研究和工程技术应用的发展。
铜和铁的热膨胀系数测量
铜和铁的热膨胀系数测量铜和铁是我们生活中常见的金属材料之一，它们在不同的温度下都会发生热膨胀现象。
热膨胀系数是描述物体热膨胀行为的一个参数，它记录了一个物质在温度变化时长度、面积和体积的变化程度。
铜和铁的热膨胀系数测量是非常重要的，因为这关系到我们在设计和制造各种材料及设备时对它们的精度和稳定性的要求。
本文将谈论铜和铁的热膨胀系数测量的方法和意义。
一、铜和铁的热膨胀系数测量的方法热膨胀系数的测量需要采用一种称为“热力学法”的方法。
基本原理是通过热量传递或者光学测量来检测物体的体积、长度或面积的变化。
在测量铜和铁的热膨胀系数时，需要先根据材料的密度和尺寸比较准确地获得其参考值，接着在恒定长度的棒材中将被测试的铜和铁样品固定，然后将它们暴露在一个恒定的高温环境下，例如100°C或者200°C。
在达到恒定温度之后，使用热电偶或者激光测量样品长度的变化，这样就可以按照一定的计算公式求得材料的热膨胀系数。
二、热膨胀系数的测量意义测量铜和铁的热膨胀系数是一个非常重要的工作，因为它与材料的热传导和热稳定性有关。
一方面，金属材料通常会用于制造精密元件，例如时钟、光学组件、天文仪器和精密加工机床。
在这些元件的使用过程中，材料的热膨胀系数必须得到精确的控制和测量来确保其定位精度和尺寸稳定性。
另一方面，金属材料用于制造热传导设备时也需要注意其热膨胀系数，以防止其在高温环境下产生过度膨胀或收缩导致设备的失效。
此外，热膨胀系数还与材料的机械强度和耐久性有关，尤其是在极端条件下，因此它在工程方面的应用十分广泛。
三、结语在我们日常生活中，铜和铁这两种材料屡见不鲜。
虽然它们的普遍应用以及优异的性能使它们成为我们生活中不可缺少的材料，但是我们有时候也忽略它们的一些重要属性，例如热膨胀系数。
本文介绍了铜和铁的热膨胀系数的测量方法和其对工程的意义，希望对读者在这方面有所启发，更好地认识这两种常见材料的性质。
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。
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。
- 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)。
材料热膨胀系数的测定
1. 实验目的
1.1 掌握热机分析的基本原理、仪器结构和使用方法。
1.2 掌握热膨胀系数的概念以及测定方法。
2. 基本原理
物体的体积或长度随着温度的升高而增大的现象称为热膨胀。
它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。
目前，测定材料线膨胀系数的方法很多，有示差法（或称“石英膨胀计法”）、双线法、光于涉法、重量温度计法等。
在所有这些测试方法中，以示差法具有广泛的实用意义。
当物体的温度从T 1上升到T 2时，其体积也从V 1变化为V 2，则该物体在T 1一T 2的温度范围内，温度每上升一个单位。
单位体积物体的平均增长量为平均体膨胀系数。
从测试技术来说，测体膨胀系数较为复杂。
因此，在讨论材料的热膨胀系数时，常常采用线膨胀系数，其意义是温度升高1℃时单位长度上所增加的长度，单位为cm ·cm ·℃-1。
将试样装在装样管内用顶杆压住试样，顶杆与位移传感器接触，在加热炉中，通过精密温度控制仪按规定的升温速率加热试样到试验最终温度，并经位移传感器测量加热过程中试样的线膨胀情况．按下式计算由室温至试验温度的各温度间隔的线膨胀系数： 0
0001);(t t L L L t t --⨯=α 式中：0t —— 初始温度，℃；
t —— 实际（恒定或变化）的试样温度，℃；
0L ——受测玻璃试样，在温度为0t 时的长度，mm ；
L ——温度为t 时的试样长度，mm 。
若标称初始温度0t 为20℃；因此平均线性热膨胀系数就应表示为);C 20(t ︒α。
膨胀系数实际上并不是一个恒定的值，而是随温度变化的，所以上述膨胀系数都是具有在一定温度范围内的平均值的概念，因此使用时要注意它适用的温度范围。
3. 仪器与试剂
热机分析仪 XYW-500B
有机玻璃直径4mm 长35mm
4. 实验步骤
（1）试样及其制备。
试样尺寸应为直径4mm，长35mm，试样端面应加工，使两端面平行，且平整，并保证其端面与试样主轴垂直。
（2）将试样放入膨胀试样室内，调整支架将试样室放入高温炉中，装好位移传感器和感温探头；
（3）开启计算机，进入仪器使用界面，选择试验类型、载荷（0）、升温速率、最大变形量（0.5mm），调节试验架螺旋测微仪，使位移传感器在零点附近。
（5）点击“开始试验”按钮，仪器自动进行试验，并显示试验曲线。
5. 数据处理
（1）根据原始数据绘出待测材料的线膨胀曲线。
（2）按公式计算被测材料的平均线膨胀系数。