金属材料热膨胀系数的测定.pptVIP

第1页，共18页，星期日，2025年，2月5日一、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。第2页，共18页，星期日，2025年，2月5日二、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cm?cm-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ΔL，则ΔL/L0=α1ΔT 23-1式中α1——线膨胀系数，也就是温度每升高1℃时，物体的相对伸长。第3页，共18页，星期日，2025年，2月5日二、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T1～T2的温度范围内，温度每上升一个单位，单位体积物体的平均增长量为β=(V1-V2)/V1(T1-T2) 23-2式中-β——平均体膨胀系数。第4页，共18页，星期日，2025年，2月5日二、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α=(L1-L2)/L1(T1-T2) 23-3式中α——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。α与β的关系是：β=3α+3α2?ΔT2+α3?ΔT3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β≈3α 23-4第5页，共18页，星期日，2025年，2月5日二、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ΔT内的平均值的概念，因此使用时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ΔL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。第6页，共18页，星期日，2025年，2月5日二、实验原理概述表23-1常见钢铁材料线膨胀系数材料温度范围℃20～10020～20020～30020～40020～60020～700碳钢10.6～12.211.3～1312.0～13.512.9～13.913.5～14.314.7～15高速钢——-----10.4～12.6-----------------铬钢11.211.812.41313.6------3Cr1310.211.111.611.912.312.81Cr18Ni9Ti16.61717.217.517.918.6铸铁8.7～11