实验讲义十五 材料线膨胀系数的测定-示差法

1、 时伸长和部分抵消后在千分表上所显示的AL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，测定出这个系统的伸长之差值及加热前后温度的差数，并根据已知石英玻璃的膨胀系数，便可算出待测试样的热膨胀系数。图1图1石英膨胀仪内部结构热膨胀分析图图1是石英膨胀仪的工作原理分析图，从图中可见，膨胀仪上千分表上的读数为：AL=AL-AL12由此得到试样的净伸长：AL=AL+AL12根据定义，待测试样的线膨胀系数a=(AL+AL)/LAt=(AL/LAt)+(AL/LAt)22其中AL/LAt=a2石所以a=a+(AL/LAt)石若温度差为tt,则待测试样的平均线膨胀系数a可按下式计算:21a=a+AL

2、/L(t-t)石21式中：a石英玻璃的平均线膨胀系数(按下列温度范围取值)；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开始测定时的温度；1t一般定为300C（若需要，也可定为其它温度）；2AL试样的伸长值，即对应于温度t与t时千分表读数之差值，以毫米记;21L试样的原始长度，毫米。这样，将实验数据在直角坐标系上作出热膨胀曲线（如图2），就可确定试样的线膨胀系数，对于玻璃材料还可以得出其特征温度T与Togf三、实验设备和试样1石英膨胀仪1-测温热电偶2-膨胀仪电炉3-电热丝4

3、-电流表5-调压器6-电炉铁壳7-钢柱电炉芯8-待测试棒9-石英玻璃棒10-石英玻璃管11-遮热板12-铁制支承架13-千分表14-水瓶2-水银温度计16-电位差计图3示差法测定材料膨胀系数的装置2小砂轮片、秒表、卡尺；3待测试样（玻璃、陶瓷等）：（1）必须选取无缺陷材料（对于玻璃，应当无砂子、条纹、气泡等）；（2）试样尺寸依不同仪器的要求而定。例如，一般石英膨胀仪要求试样直径为56毫米,长为600.1毫米的待测棒；UBD万能膨胀仪要求试样直径为3毫米、长为500.1毫米;Welss立式膨胀仪要求试样直径为12毫米、长为650.1毫米。用小砂轮片磨平试棒两端，用千分卡尺精确量出长度。四、实验步

4、骤1接好路线并检查。2先把石英玻璃管放入电炉腔；再把准备好的待测试样小心地装入石英玻璃管内；然后装进石英玻璃棒，使石英玻璃棒紧贴试样；安装千分表，使千分表的顶杆轻轻顶压在石英玻璃棒的末端，并调零。接通电源，等电压稳定后，调节自耦调压器，以3C/min的速率升温，每隔2分钟记一次千分表的读数和电位差计的读数，直到千分表上的读数向后退为止。将所测数据记入下表。表2测试结果记录表试样编号：试样原始长度L(mm)：试样温度t(C)千分表读数试样伸长值AL(mm)五、数据处理根据原始数据，在直角毫米坐标纸中绘出待测材料的线膨胀曲线。确定t、t，并根12据t、t确定L、L。1212按公式a二a+AL/L(t-t)计算被测材料的平均膨胀系数。石213对于玻璃材料，从热膨胀曲线上确定其特征温度T和T。gf六、注意事项被测试样和石英玻璃棒、千分表顶杆三者应平直相接，并保持在石英玻璃管的中轴区，以消除摩擦与偏斜影响造成的误差。试样与石英玻璃棒要紧紧接触使试样的膨胀增量及时传递给千分表，在加热测定前要使千分表顶杆紧至指针转动23圈，确定一个初读数。升温速度不宜过快，以控制23C/分钟为宜，并维持整个测试过程的均匀升温。热电偶的热端尽量靠近试样中部、但不应与试样接触。测试过程中不要触动仪器，也不要振动实验台桌。七、思