實(shí)驗(yàn)講義十五 材料線膨脹系數(shù)的測(cè)定-示差法

1、 時(shí)伸長(zhǎng)和部分抵消后在千分表上所顯示的AL值，它包括試樣與石英玻璃管和石英玻璃棒的熱膨脹之差值，測(cè)定出這個(gè)系統(tǒng)的伸長(zhǎng)之差值及加熱前后溫度的差數(shù)，并根據(jù)已知石英玻璃的膨脹系數(shù)，便可算出待測(cè)試樣的熱膨脹系數(shù)。圖1圖1石英膨脹儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱膨脹分析圖圖1是石英膨脹儀的工作原理分析圖，從圖中可見，膨脹儀上千分表上的讀數(shù)為：AL=AL-AL12由此得到試樣的凈伸長(zhǎng)：AL=AL+AL12根據(jù)定義，待測(cè)試樣的線膨脹系數(shù)a=(AL+AL)/LAt=(AL/LAt)+(AL/LAt)22其中AL/LAt=a2石所以a=a+(AL/LAt)石若溫度差為tt,則待測(cè)試樣的平均線膨脹系數(shù)a可按下式計(jì)算:21a=a+AL

2、/L(t-t)石21式中：a石英玻璃的平均線膨脹系數(shù)(按下列溫度范圍取值)；石5.7x10-7度-1(0300C)5.9x10-7度-i(0400C)5.8x10-7度-1(01000C)5.97x5.97x10-7度-1200700C)t開始測(cè)定時(shí)的溫度；1t一般定為300C（若需要，也可定為其它溫度）；2AL試樣的伸長(zhǎng)值，即對(duì)應(yīng)于溫度t與t時(shí)千分表讀數(shù)之差值，以毫米記;21L試樣的原始長(zhǎng)度，毫米。這樣，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系上作出熱膨脹曲線（如圖2），就可確定試樣的線膨脹系數(shù)，對(duì)于玻璃材料還可以得出其特征溫度T與Togf三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試樣1石英膨脹儀1-測(cè)溫?zé)犭娕?-膨脹儀電爐3-電熱絲4

3、-電流表5-調(diào)壓器6-電爐鐵殼7-鋼柱電爐芯8-待測(cè)試棒9-石英玻璃棒10-石英玻璃管11-遮熱板12-鐵制支承架13-千分表14-水瓶2-水銀溫度計(jì)16-電位差計(jì)圖3示差法測(cè)定材料膨脹系數(shù)的裝置2小砂輪片、秒表、卡尺；3待測(cè)試樣（玻璃、陶瓷等）：（1）必須選取無(wú)缺陷材料（對(duì)于玻璃，應(yīng)當(dāng)無(wú)砂子、條紋、氣泡等）；（2）試樣尺寸依不同儀器的要求而定。例如，一般石英膨脹儀要求試樣直徑為56毫米,長(zhǎng)為600.1毫米的待測(cè)棒；UBD萬(wàn)能膨脹儀要求試樣直徑為3毫米、長(zhǎng)為500.1毫米;Welss立式膨脹儀要求試樣直徑為12毫米、長(zhǎng)為650.1毫米。用小砂輪片磨平試棒兩端，用千分卡尺精確量出長(zhǎng)度。四、實(shí)驗(yàn)步

4、驟1接好路線并檢查。2先把石英玻璃管放入電爐腔；再把準(zhǔn)備好的待測(cè)試樣小心地裝入石英玻璃管內(nèi)；然后裝進(jìn)石英玻璃棒，使石英玻璃棒緊貼試樣；安裝千分表，使千分表的頂桿輕輕頂壓在石英玻璃棒的末端，并調(diào)零。接通電源，等電壓穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器，以3C/min的速率升溫，每隔2分鐘記一次千分表的讀數(shù)和電位差計(jì)的讀數(shù)，直到千分表上的讀數(shù)向后退為止。將所測(cè)數(shù)據(jù)記入下表。表2測(cè)試結(jié)果記錄表試樣編號(hào)：試樣原始長(zhǎng)度L(mm)：試樣溫度t(C)千分表讀數(shù)試樣伸長(zhǎng)值A(chǔ)L(mm)五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)原始數(shù)據(jù)，在直角毫米坐標(biāo)紙中繪出待測(cè)材料的線膨脹曲線。確定t、t，并根12據(jù)t、t確定L、L。1212按公式a二a+AL/L(t-t)計(jì)算被測(cè)材料的平均膨脹系數(shù)。石213對(duì)于玻璃材料，從熱膨脹曲線上確定其特征溫度T和T。gf六、注意事項(xiàng)被測(cè)試樣和石英玻璃棒、千分表頂桿三者應(yīng)平直相接，并保持在石英玻璃管的中軸區(qū)，以消除摩擦與偏斜影響造成的誤差。試樣與石英玻璃棒要緊緊接觸使試樣的膨脹增量及時(shí)傳遞給千分表，在加熱測(cè)定前要使千分表頂桿緊至指針轉(zhuǎn)動(dòng)23圈，確定一個(gè)初讀數(shù)。升溫速度不宜過(guò)快，以控制23C/分鐘為宜，并維持整個(gè)測(cè)試過(guò)程的均勻升溫。熱電偶的熱端盡量靠近試樣中部、但不應(yīng)與試樣接觸。測(cè)試過(guò)程中不要觸動(dòng)儀器，也不要振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌。七、思