文档介绍：课程名称:实验名称:热膨胀分析固体线热膨胀系数的测定物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。通常是指外压强不变的情况下,大多数物质在温度升高时,其体积增大,温度降低时体积缩小。也有少数物质在一定的温度范围内,温度升高时,其体积反而减小。在相同条件下,固体的膨胀比气体和液体小得多,直接测定固体的体积膨胀比较困难。但根据固体在温度升高时形状不变可以推知,一般而言,固体在各方向上膨胀规律相同。因此可以用固体在一个方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀。在压力恒定时,试样在某一温度下的真实的线膨胀系数αlT表示为:热膨胀系数是固体材料重要的性能参数。在多晶、多相固体材料以及复合材料中,由于各相及各个方向的,值不同所引起的热应力问题已成为选材、用材的突出矛盾。材料的热膨胀系数大小直接与热稳定性有关。材料的热膨胀本质是点阵结构中的质点间平均距离随温度的升高而增大。热膨胀与原子间的结合键强弱及相互位置有关。在共价键晶体的位能曲线上,对称性好,键合力强,显示较小的热膨胀。在离子键晶体引力项中,主要为库仑引力,键合力较弱,热膨胀较大。金属键晶体的键弱,在位能曲线中,右侧曲线变平坦,非对称性增大,显示较大的热膨胀。分子晶体利用分子间的范德华力,键结合最弱,因而显示最大的热膨胀。总之,晶体的热膨胀从小到大的排列为共价键晶体、离子键晶体、金属键晶体和分子键晶体。金属受热后发生热膨胀,金属热膨胀的本质是由于温度升高,金属点阵中的原子或离子在点阵节点上的热振动加剧,振幅加大,同时由于势能曲线的非对称性,使原子振动中心发生位移,而且随温度的升高,势能的增加,这个位移逐渐增大,从而使原子间的平衡距离增大,这就导致了金属的热膨胀。对于纯金属而言,一般是熔点越高,膨胀系数越小。就合金而言,如果合金是均一的单相固溶体,则合金的热膨胀系数介于两组元的膨胀系数之间,膨胀曲线是一条连续变化的光滑曲线。如果合金或金属在加热过程中发生多型性转变或有序化转变,则曲线在转变点或某一温度范围内发生不连续变化,出现波折。如果合金是由多相的机械混合物组成,且各相的膨胀系数相近,则合金的膨胀系数介于组成相的膨胀系数之间,近似地符合直线规律。合金的膨胀系数主要取决于组成相的性质和其相对量,合金的组织状态对其膨胀系数影响不大。绝大多数金属与合金的膨胀系数随温度变化的规律如图所示。由图可见,随温度升高,膨胀系数先是增加很快,以后减缓,且随连续变化,这属于正常热膨胀。[实验目的]1、ZSCHDIL402C固体线热膨胀系数测定仪的基本结构和工作原理。2、掌握测量固体线热膨胀系数的基本原理。3、测量铁、铜、铝棒的线膨胀系数。4、学会处理实验数据,绘制热膨胀曲线。[实验仪器]ZSCHDil402C热膨胀仪[实验原理]一般说来,固体材料的热膨胀系数值并不是常数,而是随温度的变化而变化,通常随温度升高而加大。但要测定在某一温度的热膨胀系数非常困难,因此实际上通常采用一定温度区间平均的线膨胀系数αl(T-T0)。平均线膨胀系数是指在一定温度范围内,温度变化1oC时样品长度的相对伸长。表达式如下:式中,l0、l一分别为试样在T0和T的长度。实际上通常采用一定温度区间平均的线膨胀系数αl(T-T0)。[实验设备介绍]工作原理:在可控制温度程序下,材料受热发生膨胀或收缩,推动电感位移传感装置,产生电信号,并通过电路和数据采集系统,将电