测材料热膨胀系数的实验报告.doc

材料热膨胀系数的测量PCY型高温卧式膨胀仪的使用和软件操作使用热膨胀仪测量不同材料膨胀系数二．实验原理 ( 0～300 ) = 5.7×10-7 / k。本实验主要测量材料的平均线膨胀系数。 三、测量方法 目前，测定材料线膨胀系数的方法很多，有示差法(或称“石英膨胀计法”)、双线法、光干涉法、重量温度计法等。在所有这些方法中，示差法具有广泛的实用意义。本实验采用示差法。 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。 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： 　　　　L=L1-L2 由此得到试样的净伸长：L1 = L+ L2 根据定义，待测试样的线膨胀系数 （L+L2）/（Lt）＝（L/（Lt））+ （L2／（Lt）） 其中L2／（Lt）＝石 所以　＝石+（L/（Lt）） 若温度差为t2－t1，则待测试样的平均线膨胀系数可按下式计算： ＝石+L/L(t2-t1) 式中：石—石英玻璃的平均线膨胀系数。 四、实验设备和试样 所用仪器：低温：1、ZRPY-200低温膨胀仪；2、YDZ-15自增压低温容器、3、计算机及软件、4、数据接口。完成-60~200度热膨胀性能测试。高温：1、PCY-1200高温膨胀仪；2、计算机及软件、3、数据接口。完成室温~1200度热膨胀性能测试测试材料从-60~500度以上热膨胀性能玻璃、陶瓷、铝、钢、铜、塑料等℃） 千分表读数 试样伸长值L（mm） 六、实验数据处理 1．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t1、t2，并根据t1、t2确定L1、L2。 2．按公式＝石+L/L(t2-t1)计算被测材料的平均膨胀系数。 3．对于玻璃材料，从热膨胀曲线上确定其特征温度Tg和Tf。 七、注意事项 1．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。 2．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2～3圈，确定一个初读数。 3．升温速度不宜过快，以控制2～3℃／分钟为宜，并维持整个测试过程的均匀升温。 4．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。 图1石英膨胀仪内部结构热膨胀分析图