金属材料热膨胀系数的测定.ppt
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1、第二节 金属材料物理性能实验实验3 金属材料热膨胀系数的测定,中南大学材料科学与工程学院伍 汰 沙,一、实验目的,1了解测定材料热膨胀曲线对生产的指导意义。2掌握示差法测定热膨胀系数的原理和方法。,二、实验原理概述,对于一般的金属材料,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cmcm-1-1(即-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=1T 23-1 式中 1线膨胀系数,也就是温度每升高1时,物体的相对伸长。,二、实验原理概述,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T1T2的温度范围内,温
2、度每上升一个单位,单位体积物体的平均增长量为=(V1-V2)/V1(T1-T2)23-2 式中 平均体膨胀系数。,二、实验原理概述,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=(L1-L2)/L1(T1-T2)23-3 式中 材料的平均线膨胀系数;L1在温度为T1时试样的长度;L2在温度为T2时试样的长度。与的关系是:=3+32T2+3T3 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 3 23-4,二、实验原理概述,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T内的平均值的概念,因此使用时
3、要注意它适用的温度范围,一些典型钢铁材料的膨胀系数见表23-1。示差法是基于采用热稳定性较好的材料如石英玻璃(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,这个移动是石英玻璃管、石英玻璃棒和待测试样三者的同时伸长和部分抵消后在千分表上所显示的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。,二、实验原理概
4、述,表23-1 常见钢铁材料线膨胀系数 材 料 温 度 范 围 20100 20200 20300 20400 20600 20700 碳 钢 10.612.2 11.313 12.013.5 12.913.9 13.514.3 14.715 高 速 钢-10.412.6-铬 钢 11.2 11.8 12.4 13 13.6-3Cr13 10.2 11.1 11.6 11.9 12.3 12.8 1Cr18Ni9Ti 16.6 17 17.2 17.5 17.9 18.6 铸 铁 8.711.1 8.511.6 10.112.2 11.512.7 11.512.7 12.913.2,二、实验原
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