玻璃线膨胀系数测定.ppt
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1、玻璃线膨胀系数测定,江苏工业学院材料科学与工程系曹大呼,目 录1.实验目的2.材料的热膨胀系数3.材料热膨胀系数的检测方法4.示差法的测定原理5.实验过程6.主要影响因素讨论7.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。提高材料的热稳定性 降低材料的线膨胀系数,提高材料的热稳定性,提高材料的使用,安全性。提高材料的强度 如果层状物由两种材料迭置连接而成,则温度变化时,由于两种材料膨胀值不同,若仍连接在一起,体系中要采用一中间膨胀值,从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生
2、大小相等的张应力,恰当地利用这个特性,可以增加制品的强度。例:夹层玻璃,1.目的和意义,绝大部分材料具有“热胀冷缩”的特性,材料的这一特性对其实际应用有重要意义,夏季高温天气由于热膨胀导致铁轨弯曲和火车出轨。这一问题从火车发明迄今仍无法完全解决,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。,合理使用材料 精密仪器(小型、大型),选用膨胀系数小的
3、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。,2 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。,2.1 体积膨胀系数(V):相当于温度升高1时物体体积的相对增大值。,由于总有内能存在,物质的每个粒子都在振动。当物质受热时,由于温度升高,每个粒子的热能增大,导致振幅也随之增大,由(非简谐)力相互结合的两个原子之间的距离也随之增大,物质就发生膨胀。物质的热膨胀是由非简谐(非线性)振动引起的。,设试体为一立方体,边长为L。当温度从T1上升到T2时,体积也从V1上升到V2,体膨胀系数,
4、由于膨胀系数一般比较小,可忽略高阶无穷小。取一级近似:=3 在测量技术上,体膨胀比较难测,通常应用以上关系来估算材料的体膨胀系数,已足够精确。,2.2 线膨胀系数(L):在实际工作中一般都是测定材料的线热膨胀系数。所以对于普通材料,通常所说膨胀系数是指线膨胀系数。线膨胀系数是指温度升高1后,物体的相对伸长。设试体在一个方向的长度为L。当温度从T1上升到T2时,长度也从L1上升到L2,则平均线膨胀系数,无机材料的线膨胀系数一般都不大,数量级约为10-5-10-6/K。,实际上,无机非金属材料的体积膨胀系数V、线膨胀系数L并不是一个常数,而是随温度稍有变化,通常随温度升高而增大。,瞬时线膨胀系数为
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