材料热膨胀系数测定
热膨胀系数实验报告
热膨胀系数实验报告篇一：热膨胀系数测定实验报告数据处理由，得α（50-200C）o 其中n1=，L=72mm；解得：α（50-200C）/Coo相变起始温度T0=283C，o相变终止温度T1=295C。
篇二：物理金属线膨胀系数测量实验报告实验（七）项目名称：金属线膨胀系数测量实验一、实验目的1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、学会使用千分表。
二、实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。
固体受热后其长度的增加称为线膨胀。
经验表明，在一定的温度范围内，原长为L的物体，受热后其伸长量?L与其温度的增加量?t近似成正比，与原长L 亦成正比，即：?LL??t （1）式中的比例系数?称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。
大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。
殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同。
某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。
另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。
因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。
但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。
为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。
由（1）式可知，测量出时杆长L、受热后温度从t1升高到t2时的伸长量?L和受热前后的温度升高量?t，则该材料在温度区域的线胀系数为：???L（2）其物理意义是固体材料在温度区域内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为。
测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量?L。
我们先粗估算一下?L的大小，若L?250mm,温度变化t2?t1?100C，金属的?数量级为?10?5?1，则估算出?1?LL??t?。
对于这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。
材料热膨胀系数的测定实验
材料热膨胀系数的测定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。
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。
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、光干涉法、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。
国内外示差法所采用的测试仪器很多，有分立式膨胀仪和卧式膨胀仪两种。
一、实验目的（1）了解测定材料的膨胀曲线对生产的指导意义；（2）掌握示热法测定热膨胀系数的原理和方法；（3）利用材料的热膨胀曲线，确定45钢的特征温度。
二、基本原理对于一般的普通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数，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·℃-1。
假设物体原来的长度为L0，温度升高后长度的增加量为△L，则：△L/ L0=α1△t式中α1—线膨胀系数，也就是温度每升高1℃时，物体的相对伸长。
当物体的温度从T1上升到T2时，其体积也从V1变化为V2，则该物体在T1～T2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：β=（V1-V2）/V1（T1-T2）式中β—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α=（L1-L2）/L1（T1-T2）式中α—玻璃的平均线膨胀系数；L1—在温度为T1时试样的长度；L2—在温度为T2时试样的长度；α与β的关系：β=3α+3α2·△T2+α3·△T3上式中的第二项和第三项非常小，在实际中一般略去不计，而取β≈3α膨胀系数实际上并不是一个恒定的值，而是随着温度变化的，所以上述膨胀系数都是具有在一定温度范围△t内的平均值的概念，因此使用时要注意它适用的温度范围，一些材料的膨胀系数见下表。
一些材料的膨胀系数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，石英玻璃与其中的待测试样与石英玻璃棒都会发生膨胀，但是待测试样的膨胀系数比石英玻璃管上同样长度部分的膨胀要大。
材料热膨胀系数的测定
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： 00001);(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35mm4. 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。
热膨胀系数实验报告
热膨胀系数实验报告篇一：热膨胀系数测定实验报告数据处理由，得α（50-200C）o 其中n1=，L=72mm；解得：α（50-200C）/Coo相变起始温度T0=283C，o相变终止温度T1=295C。
篇二：物理金属线膨胀系数测量实验报告实验（七）项目名称：金属线膨胀系数测量实验一、实验目的1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、学会使用千分表。
二、实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。
固体受热后其长度的增加称为线膨胀。
经验表明，在一定的温度范围内，原长为L的物体，受热后其伸长量?L与其温度的增加量?t近似成正比，与原长L 亦成正比，即：?LL??t （1）式中的比例系数?称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。
大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。
殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同。
某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。
另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。
因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。
但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。
为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。
由（1）式可知，测量出时杆长L、受热后温度从t1升高到t2时的伸长量?L和受热前后的温度升高量?t，则该材料在温度区域的线胀系数为：???L（2）其物理意义是固体材料在温度区域内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为。
测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量?L。
我们先粗估算一下?L的大小，若L?250mm,温度变化t2?t1?100C，金属的?数量级为?10?5?1，则估算出?1?LL??t?。
对于这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。
热膨胀系数,膨胀系数,CTE,检测,测试,分析,方法
热膨胀系数,膨胀系数,CTE,检测,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ试,分析,方法
塑料,橡胶,陶瓷,复合材料等热膨胀系数,膨胀系数,CTE,检测,测试,分析,方法 1.热膨胀系数 一般指线性膨胀系数，单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值。 2. 热膨胀系数的测试方法 2.1 千分表法 2.2 光学机械法 2.3 电磁感应热机械法 2.4 TMA 热析法。 目前 TMA 热析法测试最为准确， 被工业认可。 3. 常见测试标准 GB /T 1036-2008 塑料-30℃～30℃线膨胀系数的测定 ASTM D-696 塑料线性热膨胀系数标准 IPC-TM-650
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
一．目的意义 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。
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。
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）：
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。
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。
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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。
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
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
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。
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）。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 在该温度区间的平均线膨胀系数 为：
L2 L1 L
L1 (T2 T1 )
L1 T
▪ 的单位为：mm mm1 C 1
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：
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。
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。
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
▪ 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。
▪ 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（N2）。
▪ 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。
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。
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
▪ 按公式α=α石英+ΔLL/0( ×ΔT)计算平均
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？
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。
▪ 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
▪ 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％。
▪ 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。