热膨胀系数实验中的关键方法和数据处理
迈氏干涉仪测铜的热膨胀实验报告
迈克尔逊测量铜的热膨胀实验目的：借助迈克尔逊干涉仪装置中的两个镜，光线被引进干涉仪。
通过改变一个支路的过程，测量铜的膨胀系数实验原理:借助迈克尔逊干涉仪测量黄铜的热膨胀。
当环境温度的改变会带来固体的长度变化，从而导致干涉仪的其中一路的光程发生变化，从而引起干涉条纹的吞吐用分离元件搭建迈克尔逊干涉仪，其中一个反射镜镜与待测的金属杆相连，当环境温度变化时，即将光程差引入光路。
实验设备：光学平台氦氖激光调整支架反射镜干板夹5:5的分束器f=20mm的透镜白屏带测试杆的加热设备电源数字万用表热电偶数字式温度测量仪实验步骤：――开始时透镜L不需要放入光路中。
――使用M1和M2，调整光路，使光线沿y、x轴传播。
――中间装有黄铜杆的加热装置已固定在磁性基座中，它的一端旋上的是平面镜M3.另一端是与加热电源相连，在调整光路的过程中，不许开启加热电源，以免温度过高，对人身和仪器造成伤害。
――将加热装置放置到干涉仪的光路中。
平面镜M3应与光线垂直，且反射到M2上的光点与原有的光点重合。
――放置分束镜BS，其金属面朝向M2，使一部分光沿原方向入射到镜M3，另一部分沿垂直方向入射到镜M4。
――对M4进行细调。
使光屏上的光点重合。
――放置扩束镜L，在屏上应该显示出干涉环，微调M4，使干涉图样中的圆环中心位于光场的中心。
――将热电偶的探头保护套旋下，并将探头从样品的后端插入，要保证其插入到位。
小心！探头受力后易变形。
――开启加热电源，调节电压，控制串入的数字万用表上所显示的电流值，保证电流值为0.8A 。
此时，显示样品温度在上升。
――观测热电偶的温度值，要求最高温度不超过45℃ ，然后关闭电源，停止加热，一直要等到显示的温度值呈现下降的趋势。
――当数字温度计显示一个新值时（如40℃），即可以对条纹的改变量（最大20～30）开始计数，直到另外一个温度值。
记录下温度的变换范围和相应的条纹改变值。
要求记录5组数据。
――实验结束后，将热电偶的探头从样品的后端移出，并旋上保护套。
利用干涉方法测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数实验报告
光斑，用纸挡在样品玻璃B、，消失的条纹是由下
表面反射；转动样品使得A、B、C三个光斑处于同
一水平面上以保证d和H相垂直。
图6:楔角测量整体示意图 图6:楔角测量整体示意图
3) 用卷尺测量出高度H，直尺测量出d，重复调节测量5次并记录相
应的实验数据
4、 实验结果
实验1：测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数
(7)
由此计算得：、；
故：、。
，由不确定度传递公式：
(8)
(9)
由(8) (9)两式计算得：、；
故：、
第二组数据
1) 实验条件：两组实验均加入4cm水深的水，并对加热时间、自然
降温时间、总降温时间及加水降温时水的温度进行记录。
2) 线性拟合：与第一组的拟合方式相同，图像均为直线，不再列
出。拟合结果如下：
像：
图7a：T-m1升温过程拟合图像 图7a：T-m1升温过程拟合图像 图7b：T-m1降温过程拟合图像 图7b：T-m1降温过程拟合图像 图7c：T-m2升温过程拟合图像 图7c：T-m2升温过程拟合图像
图7d：T-m2降温过程拟合图像
拟合结果如下：（拟合均取之间的数据）
表格 2：第一组数据实验结果
测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数
摘要：本实验基于条纹移动数与温度的线性关系，利用激光干涉法对玻璃的热膨胀系数及折射 率温度系数进行定量测量，线性拟合后由结果分析实验所存在的系统误差，确定自然冷却降温 法为最理想的实验条件，该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰，自然降温法获得的 数据线性良好，较为准确。 关键词：热膨胀系数 折射率温度系数 激光干涉法 楔角 自然冷却
的温度等等，分析实验数据已得到较为理想的实验条件。
PCB用高纯铜箔的热膨胀系数研究
PCB用高纯铜箔的热膨胀系数研究在PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）的制造过程中，高纯铜箔作为一种常见的导电材料被广泛应用。
然而，由于温度的变化会引起材料的热膨胀，如果不合理地选择铜箔材料，可能会对PCB的性能和可靠性产生负面影响。
因此，对于PCB用高纯铜箔的热膨胀系数的研究显得十分重要。
热膨胀系数是衡量材料在温度变化下线膨胀程度的重要物理参数。
它定义为单位温度变化下材料长度（或体积）的变化量与原始长度（或体积）之比。
对于PCB来说，了解铜箔的热膨胀系数可以帮助我们选择合适的材料，并且在设计和制造过程中预测和控制热膨胀带来的问题。
为了研究PCB用高纯铜箔的热膨胀系数，我们需要先了解铜箔的热膨胀机制。
在一般情况下，铜箔的热膨胀主要受到晶格的热振动影响。
当温度升高时，原子在晶格中的振动增加，导致晶格间距的扩大，进而引起材料的膨胀。
因此，铜箔的热膨胀系数可随温度的变化而变化。
通过实验方法，我们可以测量和确定PCB用高纯铜箔的热膨胀系数。
一种常用的方法是热膨胀系数的线膨胀法。
实验中，我们需要将铜箔样品固定在一定长度的试样支架上，并通过加热或降温装置来改变样品的温度。
在不同温度下，使用显微镜等设备测量样品的长度变化，然后计算得到热膨胀系数。
除了实验方法，还有一些理论模型可以用来预测PCB用高纯铜箔的热膨胀系数。
例如，晶体构造理论可以通过计算铜箔的晶格参数和原子振动频率来得到其热膨胀系数。
此外，分子动力学模拟等计算方法也可以在一定程度上预测铜箔的热膨胀。
这些理论模型可以为我们提供更深入的理解和预测热膨胀现象的依据。
在实际应用中，正确选择PCB用高纯铜箔的热膨胀系数对于保证PCB的性能和可靠性至关重要。
首先，不同的应用场景和环境对PCB的热膨胀系数有不同的要求。
例如，在高温环境下工作的PCB需要具有较小的热膨胀系数，以防止材料出现过度膨胀而引起的不可逆损伤。
其次，如果PCB与其他材料（如元件、散热器等）接触，其热膨胀系数应与之匹配，以避免由于热膨胀不匹配而引起的应力集中和失效。
超低温下水泥砂浆和石材热膨胀系数测定与分析
第３８卷第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３８㊀Ｎｏ.４２０１９年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ａｐｒｉｌꎬ２０１９㊀㊀超低温下水泥砂浆和石材热膨胀系数测定与分析沈子豪ꎬ李㊀扬ꎬ刘奎周(湖北工业大学土木建筑与环境学院ꎬ武汉㊀４３００６８)摘要:超低温下混凝土骨料之间因热膨胀系数差异而产生的力势必会对结构产生影响ꎬ在结构设计中需要加以考虑ꎮ本研究在超低温环境下采用电阻应变计测试技术对水泥砂浆和石材两种材料热膨胀系数进行测量ꎬ得出其平均线膨胀系数随温度的变化规律ꎮ对比分析两种相互垂直取样方向对水泥砂浆和石材热膨胀系数的影响ꎮ研究结果表明:水泥砂浆和石材热膨胀系数随着温度的降低有着相似的变化规律ꎬ随温度的降低而减小ꎻ水泥砂浆和石材相互垂直取样方向上的热膨胀系数差异较大ꎬ说明在超低温下其热膨胀系数是各向异性的ꎮ实验得到水泥砂浆和石材在不同温度下的热膨胀系数值ꎬ为ＬＮＧ储罐设计提供实验依据ꎮ关键词:水泥砂浆ꎻ石材ꎻ超低温ꎻ热膨胀系数ꎻ应变计中图分类号:ＴＵ５０２㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０１９)０４￣１２５８￣０５ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＭｏｒｔａｒａｎｄＳｔｏｎｅＣｏｏｌｅｄｔｏＲｒｙｏｇｅｎｉｃＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓＳＨＥＮＺｉ￣ｈａｏꎬＬＩＹａｎｇꎬＬＩＵＫｕｉ￣ｚｈｏｕ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＷｕｈａｎ４３００６８ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(５１５０８１７１)ꎻ湖北省桥梁安全监控技术及装备工程技术研究中心开放基金(ＱＬＺＸ２０１４００１)ꎻ湖北工业大学科研启动基金(ＢＳＱＤ１４０４４)ꎻ国家级大学生创新创业计划项目(２０１８１０５０００３４)作者简介:沈子豪(１９９５￣)ꎬ男ꎬ硕士研究生.主要从事超低温下材料性能方面的研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｓｈｅｎｚ１ｈａｏ＠１２６.ｃｏｍ.通讯作者:李㊀扬ꎬ博士ꎬ副教授.Ｅ￣ｍａｉｌ:４０９７１７６７３＠ｑｑ.ｃｏｍ.Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｆｏｒｃｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｃｒｅｔｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｗｉｌｌｉｎｅｖｉｔａｂｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓꎬｗｈｉｃｈｎｅｅｄｓｔｏｂｅｔａｋｅｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ.Ｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｖａｌｕｅｓｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓꎬｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒａｎｄｓｔｏｎｅꎬｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅｔｅｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓꎬａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｅａｎｌｉｎｅａｒｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓａｍｐｌｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ.Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｖａｌｕｅｓｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒａｎｄｓｔｏｎｅｈａｖｅａｓｉｍｉｌａｒｃｈａｎｇｅｒｕｌｅꎬｗｈｉｃｈｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｈａｖｅａｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｖａｌｕｅｓꎬｗｈｉｃｈｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒａｎｄｓｔｏｎｅｉｓａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ.ＴｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒａｎｄｓｔｏｎｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｉｓｏｂｔａｉｎｅｄꎬｐｒｏｖｉｄｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆＬＮＧｓｔｏｒａｇｅｔａｎｋ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｏｒｔａｒꎻｓｔｏｎｅꎻｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎻｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔꎻｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅ１㊀引㊀言随着我国液化天然气(ＬｉｑｕｅｆｉｅｄｎａｔｕｒａｌｇａｓꎬＬＮＧ)战略的实施ꎬＬＮＧ接收站的建设工程项目越来越多ꎮ因ＬＮＧ的储存温度在－１６５ħ左右ꎬ这就使得储罐材料的作用工况为超低温环境[１￣３]ꎮ通常储罐的内罐材料选用具有优良力学性能９％Ｎｉ钢ꎬ其能抵御超低温而不被破坏ꎬ但与此同时会增加建设成本ꎬ这一矛盾成为天然气发展道路的一道障碍ꎮ目前ꎬ研究人员注意到混凝土在超低温环境下力学性能较室温下显著提高ꎬ㊀第４期沈子豪等:超低温下水泥砂浆和石材热膨胀系数测定与分析１２５９㊀提出ＬＮＧ储罐采用全混凝土的设想ꎮ这一设想能带来巨大的经济利益ꎬ但混凝土将直接暴露在超低温环境ꎮ人们对于混凝土的研究主要基于自然环境的低温工况ꎬ对于超低温领域的研究仅近十年随天然气的迅猛发展才开始对其进行研究ꎮ超低温下混凝土骨料之间因不同的热膨胀系数而产生的应力和应变ꎬ在ＬＮＧ储罐设计中应加以考虑[４]ꎮ通常ꎬ经烘干处理后的混凝土热膨胀系数随着温度的降低线性减小ꎬ湿态混凝土降温过程中热膨胀系数在２０~－６０ħ间会有一个迅速减小和增大的过程ꎬ随后随温度降低线性减小[２]ꎮ超低温实验以８６％相对湿度为界线ꎬ环境相对湿度超过８６％时ꎬ混凝土热膨胀系数由含水率控制ꎮ环境相对湿度低于８６％时ꎬ混凝土热膨胀系数由骨料的类型控制[５￣６]ꎮ美国规范针对ＬＮＧ储罐设计规定混凝土选用低膨胀系数的骨料ꎬ且水灰比控制在０.４５以内[７]ꎮＫｏｇｂａｒａ等[８]通过对石灰岩和暗色岩降温至超低温过程中热膨胀系数测量发现ꎬ在降温过程中暗色岩比石灰岩有更低的热膨胀系数ꎮＬＮＧ储罐的底部材料和外壁材料热膨胀系数差异不能过大ꎬ否则在接缝处将产生较大的拉力ꎮＡｒｃｅｌｏｒＭｉｔｔａｌ[９]给出了９％Ｎｉ钢在２１~－１９６ħ温度段内的平均热膨胀系数为８.８με/ħꎬ在２１~－１２９ħ温度段内的平均热膨胀系数为９.９με/ħꎮ混凝土从室温降温至超低温过程ꎬ热膨胀系数在３.８~７με/ħ内浮动[２]ꎮ钱春香等[１０]通过对不同粗骨料粒径的混凝土室温下热膨胀系数进行测量研究发现ꎬ对于密实度高且粗骨料粒径大于２０ｍｍ的混凝土ꎬ可以通过增加粗骨料粒径降低混凝土的热膨胀系数ꎻ对与低坍落度且混凝土粗骨料粒径大于２０ｍｍ的混凝土ꎬ可以通过减少粗骨料粒径降低混凝土的热膨胀系数ꎮ这种调整粗骨料粒径控制混凝土热膨胀系数的方法ꎬ在超低温下还需通过实验研究加以验证ꎮ目前对于材料热膨胀系数研究还有许多ꎬ不过主要集中在室温或低温工况[１１￣１４]ꎬ对于超低温环境并不适用ꎮ相较于国外ꎬ我国对于超低温领域研究起步较晚且缺少必要的实验数据ꎬ还未形成指导我国ＬＮＧ储罐建设的规范文本ꎮ基于此ꎬ本研究以水泥砂浆和石灰岩为研究对象ꎬ测试其从室温降温至－１６５ħ温度段内的热膨胀系数ꎬ探究了超低温下取样方向对试件热膨胀系数的影响ꎮ本研究采用电阻应变计测试技术ꎬ通过石英示差法对材料热膨胀系数进行测量ꎬ为ＬＮＧ储罐的设计提供实验依据ꎮ２㊀实㊀验２.１㊀实验原料与配合比用于制备水泥砂浆原材料和基本性质如下:胶凝材料为普通硅酸盐水泥ꎬ强度等级为４２.５ꎻ拌和用水为自来水ꎻ骨料为河砂ꎬ细度模数２.８ꎮ用于实验测试的石材为石灰岩ꎬ来自湖北咸宁采石场ꎮ用作热膨胀系数标准件的石英玻璃购自东海县昊天石英玻璃制品有限公司(出厂纯度９９％)ꎮ水泥砂浆配合比及试件详细信息分别见表１和表２ꎮ表２中Ｍ代表水泥砂浆ꎬＬ代表石灰岩ꎬＱ代表石英玻璃ꎮ表１㊀砂浆的配合比和性能Ｔａｂ.１㊀Ｍｉｘｔｕｒｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｏｒｔａｒ水泥/(ｋｇ/ｍ３)水/(ｋｇ/ｍ３)砂/(ｋｇ/ｍ３)２８ｄ抗压强度/ＭＰａ水泥砂浆３４０１３６６３３３５.１５表２㊀试件信息Ｔａｂ.２㊀Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ材料编号数量最低实验温度/ħ尺寸/(ｍｍˑｍｍˑｍｍ)水泥砂浆Ｍ￣１￣４４１００ˑ１００ˑ１００水泥砂浆Ｍ￣５￣７３１００ˑ１０ˑ１０石灰岩Ｌ￣１￣４４－１６５１００ˑ１００ˑ１００石灰岩Ｌ￣５￣８４１００ˑ１０ˑ１０石英玻璃Ｑ￣１￣１２１２５０ˑ５０ˑ３.５２.２㊀测点布置选用日本ＴＭＬ研究所生产ＣＦＬＡ￣６￣３５０￣１１型应变片ꎬ其室温下阻值为３５０Ωꎬ灵敏度系数为(２.０ʃ１)％ꎮ应变片基底与待测试件之间的粘接剂选用日本ＴＭＬ研究所生产ＥＡ￣２Ａ型底胶ꎮ测点布置１２６０㊀试验与技术硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３８卷前ꎬ对试件贴片位置用砂纸打磨利于应变片和试件的接合ꎮ测点布置过程中ꎬ将底胶中的Ａ胶和Ｂ胶以２ʒ１的比例混合调匀后在应变片底部薄薄地涂上一层ꎬ透过玻璃纸对应变片进行按压ꎬ按压时间不少于２４ｈꎮ接着在应变片表面涂上日本ＴＭＬ研究所生产Ｋ￣１防水材料ꎬ并静置２４ｈꎮ最后进行焊线完成测点布置ꎬ试件测点布置流程图见图１ꎮ图１㊀测点布置流程图Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｌａｙｏｕｔｆｌｏｗｃｈａｒｔ２.３㊀实验方案对相互垂直取样方向的水泥砂浆和石材热膨胀系数进行测量ꎬ探究取样方向对试件热膨胀系数的影响ꎮ实验开始前按测点布置流程布置好应变计ꎬ同时在所有试件测点周围绑扎固定热电偶ꎬ实时监测试件温度ꎮ完成测点布置的试件取样方向如下:编号Ｍ￣１和Ｍ￣２取样方向在竖向和横向形心中部取样ꎬＭ￣１~４和Ｌ￣１~４均按此方式进行取样ꎻ其余试件沿试件长边中部取样ꎮ实验在超低温实验箱中进行ꎬ该实验箱通过往箱内喷射液氮达到降温目的(试件没有直接浸泡在液氮中)ꎬ降温速率为０.１ħ/ｍｉｎꎮ本研究采用ＴＤＳ￣５３０数据采集仪记录应变和温度数据ꎮ在０ħ平衡电桥后开始降温同时记录应变温度数据ꎬ数据采集仪采集间隔设为３０ｓꎬ实验从室温降温至－１６５ħꎮ图２㊀石英玻璃热输出和热膨胀系数Ｆｉｇ.２㊀Ｑｕａｒｔｚｇｌａｓｓｔｈｅｒｍａｌｏｕｔｐｕｔｓｔｒａｉｎ(ＴＯＳ)ａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎ(ＣＴＥ)２.４㊀热膨胀系数测试方法测试热膨胀系数的方法有很多ꎬ最常用的有光干涉法和石英示差法[１５]ꎮ前者精度高ꎬ但操作起来不方便ꎬ在超低温下更是困难ꎮ石英示差法测量热膨胀系数精度可达到０.１ˑ１０－６/ħꎬ水泥砂浆和石材热膨胀系数在这一数量级及以上ꎬ故选用石英示差法是可行的ꎮ石英玻璃热膨胀系数和实验测量得到的热输出如图２所示ꎮ本研究采用电阻应变计测试技术得到试件超低温下的热输出ꎬ根据测试原理对实验数据处理进而得到试件的热膨胀系数ꎬ可用式(１)表示:αｍ＝αｓ＋(εｍ－εｓ)/әＴ(１)式中ꎬαｍ为待测试件的热膨胀系数ꎬħ－１ꎻαｓ为标准件(石英玻璃)的热膨胀系数ꎬħ－１[１６]ꎻεｍ为待测试件的热输出ꎻεｓ为标准件(石英玻璃)的热输出ꎻәＴ为实验中温度变化值ꎮ上述热膨胀系数测试方法已被Ｋｏｇｂａｒａ证实适用于超低温环境ꎬ且测试结果与以往研究高度一致[８]ꎬ这里不再对测试方法可行性进行论证ꎮ所不同的是ꎬＫｏｇｂａｒａ选用钢作为标准件ꎬ而本研究选用石英玻璃作为标准件ꎮ然而石英玻璃热膨胀系数比钢的热膨胀系数要小ꎬ且石英玻璃热膨胀系数随温度的变化其热膨胀系数变化幅度很小ꎬ理论上来说石英玻璃更适合作为标准件ꎮ该方法还具有既有方法不具备的优势和可取之处ꎬ与直接测量材料变形方法相比ꎬ该方法能避免测量仪器和读取变形造成的实验误差ꎬ精度更高ꎬ且操作简单实用性强ꎮ但需要注意的是ꎬ该方法测量得到的热膨胀系数为平均线膨胀系数ꎮ３㊀结果与讨论３.１㊀温度对热膨胀系数的影响以编号Ｍ￣５~７和Ｌ￣５~８的水泥砂浆和石灰岩条形板材试件为研究对象ꎬ分析温度对热膨胀系数的影响ꎮ实验测量得到了水泥砂浆㊁石材的热输出和热膨胀系数ꎬ如图３和图４所示ꎮ图３中编号Ｍ￣７的水泥砂浆热输出在－７０~－９０ħ反常地随温度降低而增加ꎬ不同于其他水泥砂浆热输出变化规律ꎬ进而图４中其㊀第４期沈子豪等:超低温下水泥砂浆和石材热膨胀系数测定与分析１２６１㊀热膨胀系数在－７０~－９０ħ下降速率加快ꎬ最终导致超低温下水泥砂浆热膨胀系数整体偏小ꎮ对于编号为Ｍ￣５和Ｍ￣６的水泥砂浆试件在不同温度下对应一个热膨胀系数值ꎬ这一热膨胀系数值在同一温度下有较小的变化区间ꎮ这一实验现象说明实验过程中外界环境可能会对水泥砂浆热膨胀系数造成影响(增加或减少)ꎬ这个影响作用开始于某温度下外界环境发生变化ꎬ结束于外界环境不再发生扰动ꎮ在这个温度段之前ꎬ水泥砂浆热膨胀系数随自身热膨胀特性发生变化ꎮ在这个温度段之中ꎬ水泥砂浆外界环境扰动对测试结果有所影响ꎬ其热膨胀系数随温度降低变化速率加快ꎮ在这个温度段之后ꎬ外界环境扰动消除但对水泥砂浆热膨胀系数造成的影响还存在ꎬ但通过对比图３中不同水泥砂浆热输出ꎬ虽然数值上相差较大但它们的斜率近乎一致ꎬ可用相对值来表示水泥砂浆的热输出ꎮ水泥砂浆无外界环境干扰下热膨胀系数随温度降低而减小ꎬ这主要是因为水泥砂浆内部存在大量孔洞ꎬ随着温度降低内部孔隙水开始结冰ꎬ在一定程度上限制了材料变形ꎬ据研究报道在超低温环境水泥砂浆孔洞内仍存在未结冰水ꎮ对于石材ꎬ本次实验中热输出没有表现出现较大的浮动ꎬ热膨胀系数随着温度降低逐渐减小ꎮ这主要是因为随着温度降低ꎬ石材晶体随着温度降低逐渐收缩ꎬ而且石材中的孔隙水或裂缝中的孔隙水冻结成冰ꎬ冰填补了石材中的空隙和裂缝ꎬ两者结合进一步限制了石材的变形ꎮ结合本研究测量结果ꎬ抛开外界环境的干扰ꎬ水泥砂浆和石材热膨胀系数与温度的关系可表示为α＝ＡＴ２＋ＢＴ＋Ｃ(２)式中ꎬα为热膨胀系数ꎬħ－１ꎻＴ为测试温度ꎬħꎻＡ㊁Ｂ和Ｃ为拟合系数ꎬ水泥砂浆和石灰岩拟合系数见表３ꎮ表３㊀热膨胀拟合系数Ｔａｂ.３㊀ＴｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｆｉｔｔｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓＡＢＣ水泥砂浆－０.０２６７－２.８３０９－１１.９７７石材－０.０２３５－９.０３２５３５.４６８图３㊀水泥砂浆和石材热输出Ｆｉｇ.３㊀ＴＯＳｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒａｎｄｓｔｏｎｅ图４㊀水泥砂浆和石材热膨胀系数Ｆｉｇ.４㊀ＣＴＥｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒａｎｄｓｔｏｎｅ３.２㊀取样方向对热膨胀系数的影响以编号Ｍ￣１~４和Ｌ￣１~４水泥砂浆和石材立方体试件为研究对象ꎬ对垂直取样方向上的热膨胀系数进行分析ꎮ水泥砂浆和石材在室温下为各向异性材料ꎬ在不同的方向上表现出的物理性质一般是不同的ꎮ本１２６２㊀试验与技术硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３８卷实验为了研究超低温下取样方向对材料热膨胀系数的影响ꎬ对水泥砂浆和石材立方体试件分别垂直取样ꎬ测量平均线膨胀系数随温度的关系并进行对比分析ꎬ如图５所示ꎮ水泥砂浆在０~－６０ħꎬ在两个垂直方向测量的平均线膨胀系数相同ꎬ在－６０ħ之后竖直方向的热膨胀系数大于横向的热膨胀系数ꎬ水泥砂浆在超低温下热膨胀系数是各向异性的ꎮ石材刚开始降温时热膨胀系数表现出较大各向异性ꎬ随着温度的降低ꎬ横竖方向热膨胀系数差值逐渐减小ꎬ横向的热膨胀系数在降温过程中始终大于纵向的热膨胀系数ꎬ石材在超低温下热膨胀系数是各向异性的ꎮ图５㊀取样方向对热膨胀系数的影响(ａ)水泥砂浆ꎻ(ｂ)石材Ｆｉｇ.５㊀ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓａｍｐｌｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｎＣＴＥ４㊀结㊀论通过电阻应变计测试技术获得了水泥砂浆和石材降温至超低温下的热膨胀系数ꎬ为ＬＮＧ储罐的设计提供实验依据ꎮ在本研究范围内可归纳出以下结论:(１)试验测量得到的水泥砂浆和石灰岩平均线膨胀系数随温度变化曲线ꎬ为ＬＮＧ储罐热变形提供了实验依据ꎮ(２)水泥砂浆和石材热膨胀系数随温度的降低逐渐减少ꎬ呈二次函数关系ꎮ(３)水泥砂浆和石材热膨胀系数在超低温下表现为各向异性ꎮ参考文献[１]ＫｏｇｂａｒａＲＢꎬＩｙｅｎｇａｒＳＲꎬＧｒａｓｌｅｙＺＣꎬｅｔａｌ.Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ:ｔｏｗａｒｄｓｄｉｒｅｃｔＬＮＧｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒ.Ｂｕｉｌｄ.Ｍａｔｅｒ.ꎬ２０１３ꎬ４７:７６０￣７７０.[２]ＤａｈｍａｎｉＬꎬＫｈｅｎａｎｅＡꎬＫａｃｉＳ.Ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ[Ｊ].Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓꎬ２００７ꎬ４７:５１７￣５２５. [３]ＧｉｌｌａｒｄＭＮＴ.Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄｎａｔｕｒａｌｇａｓｔａｎｋａｎａｌｙｓｉｓ:ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄｉｎｇ[Ｊ].ＰｒｏｃＩＣＥ￣ＥｎｇＣｏｍｐｕｔＭｅｃｈꎬ２０１２ꎬ１６５(１):４９￣５６.[４]水中和ꎬ曹蓓蓓.水泥混凝土材料热膨胀性能研究[Ｃ].广州:第九届全国水泥和混凝土化学及应用技术年会ꎬ２００５ꎬ９:４２９￣４３５. [５]ＭａｒｓｈａｌｌＡＬ.Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｃｏｎｃｒｅｔｅ[Ｊ].Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓꎬ１９８２ꎬ１１:５５５￣５６５.[６]Ｋｒｓｔｕｌｏｖｉｃ￣ＯｐａｒａＮ.Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄｎａｔｕｒａｌｇａｓｓｔｏｒａｇｅ:ｍａｔｅｒｉａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＡＣＩＭａｔｅｒ.Ｊ.ꎬ２００７ꎬ１０４:２９７￣３０６. [７]ＡＣＩ.３７６￣１１.Ｃｏｄｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｏｆｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｅｄｌｉｑｕｅｆｉｅｄｇａｓｅｓａｎｄｃｏｍｍｅｎｔａｒｙ[Ｓ].ＡｎＡＣＩＳｔａｎｄａｒｄＦａｒｍｉｎｇｔｏｎＨｉｌｌｓꎬＭＩ:ＡｍｅｒｉｃａｎＣｏｎｃｒｅｔｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１１.[８]ＫｏｇｂａｒａＲＢꎬＩｙｅｎｇａｒＳＲꎬＧｒａｓｌｅｙＺＣꎬｅｔａｌ.Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｉｎｇｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｄｕｒｉｎｇｃｒｙｏｇｅｎｉｃｃｏｏｌｉｎｇ[Ｊ].ＮＤＴ＆ＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１６ꎬ７７:１￣１０.[９]９％ｎｉｃｋｅｌｓｔｅｅｌ:ｆｏｒｕｓｅａｔｃｒｙｏｇｅｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ[Ｍ].ＵＳＡ:ＡｒｃｅｌｏｒＭｉｔｔａｌꎬ２０１０.[１０]钱春香ꎬ朱晨峰.骨料粒径对混凝土热膨胀性能的影响[Ｊ].硅酸盐学报ꎬ２００９ꎬ３７(１):１８￣２２.[１１]江晨晖ꎬ杨㊀杨ꎬ李㊀鹏ꎬ等.水泥砂浆的早龄期热膨胀系数的时变特征[Ｊ].硅酸盐学报ꎬ２０１３ꎬ４１(５):６０５￣６１１.[１２]ＳｉｄｄｉｑｕｉＭＳꎬＧｒａｓｌｅｙＺＣꎬＦｏｗｌｅｒＤＷ.Ｉｎｔｅｒｎａｌｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｓａｔｕｒａｔｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｙｌｉｎｄｅｒｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｔｅｓｔｓ:Ｐｏｒｏｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒ.Ｂｕｉｌｄ.Ｍａｔｅｒ.ꎬ２０１６ꎬ１１２:９９６￣１００４.[１３]张㊀研ꎬ陈海燕ꎬ张子明ꎬ等.基于细观尺度的混凝土热膨胀性能研究[Ｊ].建筑材料学报ꎬ２０１１ꎬ１４(３):３１０￣３１６.[１４]姚㊀武ꎬ郑㊀欣.配合比参数对混凝土热膨胀系数的影响[Ｊ].同济大学学报(自然科学版)ꎬ２００７ꎬ３５(１):７７￣８１.[１５]李燕勇.几种材料大试样低温膨胀系数测试及研究[Ｊ].低温与超导ꎬ１９９６ꎬ２４(１):４９￣５２.[１６]顾琢如.玻璃低温膨胀系数的测定[Ｊ].光学机械ꎬ１９８０(５):４４￣４８.。
单晶硅片的热膨胀系数与热稳定性研究
单晶硅片的热膨胀系数与热稳定性研究单晶硅片是一种重要的半导体材料，广泛应用于集成电路、太阳能电池板等领域。
而在应用过程中，热膨胀系数以及热稳定性都是关键的性能指标。
本文将对单晶硅片的热膨胀系数与热稳定性进行研究。
热膨胀系数是指物体在温度变化下单位温度变化时的长度或体积的变化率。
对于单晶硅片来说，热膨胀系数是一个重要的参数，它直接影响到电子器件的性能。
因为硅片的体积与温度密切相关，所以在制备硅片的过程中，需要充分考虑其热膨胀系数。
研究表明，单晶硅片的热膨胀系数随温度的升高而增大，具有线性关系。
在常温范围内，单晶硅片的热膨胀系数约为2.6×10^-6/℃。
这意味着，在热膨胀系数较小的温度范围内，单晶硅片具有较好的热稳定性。
但随着温度的增加，热膨胀系数的增大可能会导致硅片的变形或应力积累，从而影响器件的性能。
为了获得更准确的热膨胀系数数据，研究人员采用了多种方法进行测量。
其中一种常用的方法是通过测量硅片的长度变化来计算热膨胀系数。
这种方法利用了硅片的载荷、温度和时间的关系，通过测量载荷下硅片的长度变化，可以得到不同温度下的热膨胀系数。
此外，还有一些高精度的测量方法，如激光测量和干涉测量等，可以更准确地测量硅片的热膨胀系数。
除了热膨胀系数，热稳定性也是单晶硅片的重要性能指标之一。
热稳定性是指材料在高温下是否能够保持其原有的结构和性能。
对于单晶硅片来说，热稳定性的好坏直接影响到电子器件的可靠性和寿命。
在制备单晶硅片的过程中，研究人员通常会测试它的热稳定性，以确保材料在高温环境下的性能表现。
在研究单晶硅片的热稳定性时，可以采用多种方法进行评估。
一种常用的方法是通过热循环测试来模拟材料在实际应用中的使用环境。
在这种测试中，将样品暴露在高温和低温交替的环境中，通过观察材料的性能变化来评估其热稳定性。
此外，还可以使用差示扫描量热仪（DSC）等仪器来测量材料的热稳定性。
这些方法可以帮助研究人员深入了解单晶硅片在高温下的性能变化规律。
热膨胀系数cte曲线
热膨胀系数cte曲线标题：热膨胀系数 (CTE) 曲线：理解材料热膨胀的关键性概念引言：热膨胀是材料科学中一个重要的概念，它描述了材料在温度变化时的体积变化。
这个特性对于许多工程应用至关重要，例如在建筑、航空航天和电子设备中的应用。
本文将重点讨论热膨胀系数 (CTE) 曲线，介绍什么是CTE曲线、它的应用以及对材料特性的影响。
一、热膨胀系数 (CTE) 的定义与概述热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion，简称CTE）是描述材料在温度变化下长度、面积或体积的变化率。
它通常用α表示，单位为/℃。
CTE的计算方法可以是线性热膨胀系数（linear coefficient of thermal expansion）或体积性热膨胀系数（volumetric coefficient of thermal expansion）。
CTE曲线是CTE值随温度变化所呈现的图形。
二、CTE曲线的应用1. 材料性能评估和选择：CTE曲线提供了一种了解材料在不同温度下膨胀的方式。
通过分析和比较不同材料的CTE曲线，可以评估材料在实际应用中的稳定性和可靠性，并选择合适的材料。
2. 热应力分析：在工程设计中，温度变化常常引起材料内部的热应力。
通过了解CTE曲线，可以预测材料在温度变化下产生的热应力，并采取相应的措施来避免材料失效或破坏。
3. 热膨胀补偿：不同材料之间的CTE差异可能导致工件的尺寸变化或变形。
通过分析CTE曲线，可以选择合适的材料组合，在设计阶段对热膨胀进行补偿，确保系统的正常运行。
三、CTE曲线的特点和分析方法1. 趋势：CTE曲线通常显示出随温度变化而变化的趋势。
在大多数情况下，材料在高温区域呈现出更大的CTE值，而在低温区域则较小。
这是因为随着温度升高，分子间距离增大，材料的结构发生变化，导致材料膨胀更大。
2. 相变区域：某些材料在特定温度范围内会发生相变，这会在CTE曲线上产生不连续或突变的特征。
铸造合金的高温力学性能测试与分析方法
铸造合金的高温力学性能测试与分析方法铸造合金是一种常用的金属材料，广泛应用于航空、航天、汽车等工业领域。
在高温环境下，铸造合金的力学性能变化较大，对其进行准确的测试与分析是确保材料使用安全可靠的关键。
本文将介绍铸造合金高温力学性能测试的常用方法和分析技术。
一、高温力学性能测试方法1. 热膨胀实验热膨胀实验是一种常用的测试方法，通过测量铸造合金在高温下的线膨胀系数，可以评估材料的热膨胀性能。
实验时，需将铸造合金样品置于热膨胀仪中，以不同温度下进行测试。
通过记录样品的长度变化，计算出线膨胀系数。
2. 拉伸实验拉伸实验是测试材料高温下强度和变形性能的常用方法。
实验时，将铸造合金样品加热至设定温度后，进行拉伸测试。
通过测量样品的断裂强度、屈服强度和伸长率等指标，可以评估材料在高温环境下的力学性能。
3. 压缩实验压缩实验主要用于评估铸造合金在高温下的抗压性能。
实验时，将样品置于压力机中，施加垂直于样品轴向的压力，记录样品的压缩变形情况。
通过测量样品的屈服压力和断裂压力等指标，可以评估材料在高温下的抗压能力。
二、高温力学性能分析方法1. 统计学分析通过对测试数据进行统计学分析，可以获得材料的力学性能分布情况。
常用的统计学方法包括平均值、方差、标准差等。
通过对数据的处理和分析，可以得出材料力学性能的平均水平和波动情况，为后续的力学性能预测和材料设计提供参考。
2. 热力学模型利用热力学模型可以模拟铸造合金在高温下的变形和断裂行为。
常用的热力学模型包括材料塑性模型、断裂模型等。
通过选择适当的模型参数，可以建立材料在高温环境下的数学模型，并通过数值计算进行力学性能分析和预测。
3. 微观结构分析通过对铸造合金的微观结构进行观察和分析，可以揭示材料高温力学性能变化的内在机制。
常用的分析方法包括金相显微镜观察、扫描电子显微镜观察等。
通过观察材料的晶体结构、晶粒大小和相变情况，可以深入理解材料高温力学性能的变化规律。
三、结论铸造合金的高温力学性能测试与分析是确保材料使用安全可靠的重要环节。
金属氧化物热膨胀系数_解释说明以及概述
金属氧化物热膨胀系数解释说明以及概述1. 引言1.1 概述金属氧化物热膨胀系数是指金属氧化物在受热或冷却时线性膨胀或收缩的程度。
在材料工程和其他领域中，准确测量和理解金属氧化物的热膨胀系数对于设计和生产具有可靠性和稳定性的材料至关重要。
研究了金属氧化物热膨胀系数的特性，可以帮助我们更好地理解和控制材料的热膨胀行为。
1.2 文章结构本文将首先介绍什么是热膨胀系数，并阐述金属氧化物的热膨胀特性以及影响热膨胀系数的因素。
接下来，将探讨金属氧化物热膨胀系数在材料工程中的应用以及其在纳米材料领域方面的意义。
最后，我们将介绍常见的实验方法和测量技术，并给出选择测量设备和技术要点的建议。
最后，我们将总结并展望未来金属氧化物热膨胀系数研究的潜在影响和可能性。
1.3 目的本文的目的是对金属氧化物热膨胀系数进行解释说明并概述其应用和意义。
通过详细介绍金属氧化物热膨胀系数相关知识，可以为材料工程师、科学家和研究者提供有关金属氧化物材料设计和开发中工作的基础知识。
此外，本文还旨在促进对金属氧化物热膨胀系数测量方法和技术选择的理解，以及未来对金属氧化物热膨胀系数进行深入研究的展望。
2. 金属氧化物热膨胀系数解释说明2.1 什么是热膨胀系数热膨胀系数是一种描述物质在温度变化时体积变化的性质，它衡量了材料在单位温度变化下的线性尺寸的变化情况。
具体而言，热膨胀系数定义为单位温度变化时材料长度、面积或体积的相对变化。
2.2 金属氧化物的热膨胀特性金属氧化物是一类由金属和氧元素组成的化合物，其热膨胀特性与其分子结构和原子间相互作用有关。
一般来说，金属氧化物在升高温度时会呈现出正向的热膨胀特性，即随着温度的增加，其长度、面积或体积都会增加。
这是因为当材料被加热时，其中的原子或离子会受到能量激发而振动频率加大，导致原子间距离增大。
2.3 影响热膨胀系数的因素金属氧化物的热膨胀系数受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：- 材料的化学成分：金属氧化物的热膨胀系数与其化学成分密切相关。
橡胶材料的饱和热膨胀系数测试方法
橡胶材料的饱和热膨胀系数测试方法橡胶材料广泛应用于各种领域，如汽车制造、建筑工程、电子设备等。
为了准确评估橡胶材料在高温环境下的性能，饱和热膨胀系数测试方法被广泛采用。
本文将介绍一种常用的测试方法，以帮助读者了解如何评估橡胶材料的热膨胀性能。
一、原理饱和热膨胀系数是指材料在温度变化时，单位温度下长度、体积或面积的变化量。
橡胶材料的饱和热膨胀系数是其性能评估中的重要参数之一。
通过测量橡胶材料在不同温度下的长度变化，可以确定其饱和热膨胀系数。
二、测试设备和材料1. 膨胀系数测试仪：包含一个固定的夹具和一个可移动的夹具，用于夹持橡胶材料，并能在给定的温度范围内进行加热和测量。
2. 计算机及相应软件：用于控制测试仪，并记录测试过程中得到的数据。
3. 橡胶样品：具有代表性的橡胶材料样品。
三、测试步骤1. 准备工作：a. 将测试仪连接到计算机，并确保软件正常运行。
b. 准备好橡胶样品，并将其切割成合适的尺寸，以适应测试夹具固定夹持。
2. 夹持样品：a. 将橡胶样品夹持在测试仪的固定夹具上，并确保样品固定牢固。
b. 将可移动夹具放置在橡胶样品的另一端，并保持与样品的接触状态。
3. 设置测试参数：a. 在计算机软件上设置测试参数，包括测试温度范围、升温速率等。
b. 确保测试仪能够按照设置的参数进行测量。
4. 开始测试：a. 开始测试前，根据所选温度范围和升温速率，测试仪会自动加热样品。
b. 在升温过程中，测试仪将记录橡胶样品在不同温度下的长度变化，并将数据传输给计算机软件进行处理。
5. 数据处理：a. 根据记录的长度变化数据，计算机软件能够自动计算橡胶样品的饱和热膨胀系数。
b. 数据处理完成后，软件将给出测试结果，并显示在计算机屏幕上。
四、注意事项1. 确保测试仪的准确性和稳定性，定期进行校准和维护。
2. 选择具有代表性的橡胶样品，以保证测试结果的可靠性和可重复性。
3. 严格按照测试步骤进行操作，避免操作错误对测试结果产生影响。
测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数
U(h-l)= UB1(h l ) UB 2(h-l) (0.001)2 (0.001/ 3)2 1.2 103 m
U (l) [U (h)]2 [U (h l )]2 (2.3 103 )2 (1.2 103 )2 2.6 103 m
2L(nβ +γ ) Δ T=m2 γ
m2λ m2 - nβ =( - n)β 2LΔ T m1 同样只要测得干涉条纹移动数 m2 与温 度的关系，从 m2 一 T 图可得到温度从 40℃ 升高至 90℃时的条纹移动数 m2，因此可求 得γ。
即：γ = 2、测量样品玻璃片 B 和 B′的楔角 如图二，激光可近似看作垂直入射，则 激光射入下表面的反射角为 2αB 由折射定律： 2nsin(2αB)=sin （2αb） αB 和αb 均很小，所以出射光线的夹角与楔角间的关系为：
加热时温度随条纹数变化 温度T/℃ 条纹数/N 37.4 1 40.6 2 43.3 3 46.1 4 48.9 5 51.4 6 53.8 7 56.2 8 58.4 9 60.9 10 63.3 11 65.5 12 67.9 13
自然冷却时温度随条纹数变化 温度T/℃ 条纹数/N 69.2 1 66.9 2 64.7 3 62.4 4 60.2 5 57.9 6 55.6 7 53.4 8 51.1 9 48.8 10 46.5 11 44.1 12
自然冷却时温度随条纹数变化 温度T/℃ 条纹数/N 70.1 1 66.1 2 62.1 3 58.2 4 54.3 5 50.3 6 46.4 7 42.4 8 38.4 9
对加热时的数据，如图
图中曲线斜率 B=
λ 2Lβ
其中 L=1.012cm
λ=632.8nm
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热膨胀系数实验中的关键方法和数据处理
热膨胀系数是描述物体在不同温度下线胀变形程度的物理量，通常
用线膨胀系数来表示。
它是一个重要的物理参数，在工程设计和材料
研究中具有很大的应用价值。
本文将介绍热膨胀系数实验的关键方法
和数据处理过程。
一、实验设备和材料
进行热膨胀系数实验需要准备以下设备和材料：
1. 高精度热膨胀仪：用于测量物体在线胀的过程中长度的变化。
可
选择常见的光学扫描仪等设备。
2. 热源：提供恒定的温度变化。
可以使用电烙铁、恒温水槽等设备
作为热源。
3. 测温仪器：用于测量物体的温度变化。
可以选择热电偶、红外测
温仪等设备。
4. 参比物体：作为对比的基准物体，一般选择温度变化范围较小且
稳定的物体，如玻璃片。
二、实验步骤
1. 准备样品：根据需要测量的物体的形状和尺寸，准备相应的样品。
2. 安装样品：将样品固定在热膨胀仪上，并保证样品的紧密接触。
3. 设定温度：设置热源的温度，并等待温度稳定。
4. 温度变化：在设定的温度范围内，使热源温度发生变化，一般可以选择逐渐升温或降温的方式。
5. 记录数据：使用测温仪器实时测量样品的温度变化，并使用热膨胀仪记录物体在线胀的长度变化。
6. 完成实验：当温度变化到预定范围时，停止实验，记录最终的温度和线膨胀系数。
三、数据处理
在热膨胀系数实验中，数据处理是一个关键的步骤。
根据实验记录得到的数据，可以采取以下方法来计算热膨胀系数：
1. 样品长度变化计算：根据热膨胀仪的记录，计算出样品在线胀的长度变化，通常以毫米或微米为单位。
2. 温度变化计算：根据测温仪器的记录，计算出样品的温度变化，通常以摄氏度为单位。
3. 线膨胀系数计算：根据实验数据计算线膨胀系数，可以采用以下公式：
线膨胀系数 = (样品在线胀的长度变化) / (样品初始长度 * 温度变化)
四、注意事项
1. 确保实验环境稳定：在进行实验之前，应确保实验室的温度和湿度稳定，并及时进行校准。
2. 样品的选择和制备：根据需要测量的物体特性和尺寸，选择合适的样品，并保证样品的质量和制备过程的一致性。
3. 实验数据的记录：在实验过程中，要注意准确记录温度和长度的变化，并标注好对应的时间点。
4. 数据处理的准确性：在进行数据处理时，要确保计算正确，并注意单位的转换和统一。
总结：
热膨胀系数实验是一项关键的实验，在材料研究和工程设计中具有广泛的应用。
通过合理选择设备和材料，正确进行实验步骤，并采用准确的数据处理方法，可以得到准确的热膨胀系数数据，为相关领域的研究和应用提供有力支持。
在今后的实验中，我们应该进一步深入研究和改进实验方法，提高实验精度和可靠性。