相信對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，材料的膨脹系數(shù)的重要性不言而喻。幾乎任何工業(yè)設(shè)計(jì)都必須考慮材料的溫度特性，而膨脹系數(shù)就是溫度特性的重要部分，它是衡量材料的熱穩(wěn)定性好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。那么其在實(shí)際中的作用到底有哪些呢？

1. 能夠提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性

選用較低線膨脹系數(shù)的材料，可以提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性,提高產(chǎn)品的使用安全性。

2. 能夠提高產(chǎn)品的強(qiáng)度

如果層狀物由兩種材料迭置連接而成，則溫度變化時(shí)，由于兩種材料膨脹值不同，若仍連接在一起，體系中要采用一中間膨脹值，從而使一種材料中產(chǎn)生壓應(yīng)力而另一種材料中產(chǎn)生大小相等的張應(yīng)力，恰當(dāng)?shù)乩眠@個(gè)特性，可以增加制品的強(qiáng)度。

3. 是焊接或熔接的重要參考指數(shù)

當(dāng)兩種不同的材料彼此焊接或熔接時(shí)，要求兩種材料具備相近的膨脹系數(shù)。如果選擇材料的膨脹系數(shù)相差比較大，焊接時(shí)由于膨脹的速度不同，在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力，會(huì)降低產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度和氣密性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油。

4. 為我們選用適合的材料提供依據(jù)

對(duì)于大型的加工機(jī)械、精密的儀器設(shè)備的選材，需要考慮選用膨脹系數(shù)小的材料。

因此，材料的熱膨脹系數(shù)測(cè)定意義重大。接下來(lái)，通過(guò)案例來(lái)講述它的實(shí)際應(yīng)用：

1.液體溫度計(jì)就是根據(jù)材料的熱膨脹測(cè)量溫度；根據(jù)兩種不同材料的熱膨脹系數(shù)的不同可以制造雙金屬溫度計(jì)；

2.工作在高溫環(huán)境下的機(jī)器零件，加工時(shí)一般是在常溫下，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮留出熱膨脹余量；

3.有些零件要求工作時(shí)緊密配合，可以根據(jù)其熱膨脹系數(shù)，安裝時(shí)加以冷凍，使之縮小，安裝完畢，恢復(fù)常溫，就能得到非常大的緊固力；

4.即使在常溫下工作的設(shè)備，也必須考慮其熱膨脹系數(shù)的影響，如：常見(jiàn)的鐵軌都是露天安裝，夏、冬溫差巨大，所以過(guò)去的鐵軌每?jī)晒?jié)之間必須留出脹縮縫；

5.在電真空工業(yè)和儀器制造工業(yè)中廣泛地將非金屬材料與各種金屬焊接，在玻璃儀器、陶瓷制品的焊接加工中，都要求兩種材料具備相近的熱膨脹系數(shù)。

總之，類似利用溫度或防止溫度變化影響零件工作的都必須考慮材料熱膨脹的影響。

說(shuō)了半天，相信大家對(duì)材料的膨脹系數(shù)的實(shí)際意義了解的很多了。那么，不知道大家對(duì)于材料的膨脹系數(shù)檢測(cè)是否了解呢？通常都是如何測(cè)定材料的膨脹系數(shù)呢？下面，我們一起來(lái)了解材料線膨脹系數(shù)的測(cè)定過(guò)程：

1.概念

膨脹系數(shù)是表征物體熱膨脹性質(zhì)的物理量，即表征物體受熱時(shí)其長(zhǎng)度、面積、體積增大程度的物理量。

長(zhǎng)度的增加稱“線膨脹”，面積的增加稱“面膨脹”，體積的增加稱“體膨脹”。

單位長(zhǎng)度、單位面積、單位體積的物體，當(dāng)溫度上升1℃時(shí)，其長(zhǎng)度、面積、體積的變化，分別稱為線膨脹系數(shù)、面膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)。

線膨脹系數(shù)測(cè)試的定義：

熱膨脹系數(shù)的定義為：當(dāng)溫度由t1變到t2，長(zhǎng)度相應(yīng)地由L1變到L2時(shí)，材料在該溫區(qū)的平均線膨脹系數(shù)為α=(L2-L1)/L1(t2-t1)=ΔL/L1ΔT，同理，平均體膨脹系數(shù)β=ΔV/V1ΔT。在一般情況下，表征材料的熱膨脹特性采用平均線膨脹系數(shù)來(lái)表示。

2.案例詳情

案例背景：

客戶送檢樣品為4個(gè)不同尺寸的W-Cu 圓片樣品，需在相同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及條件下測(cè)定4個(gè)樣品的線性膨脹系數(shù)值。

測(cè)試過(guò)程：

首先，將樣品制作成TMA標(biāo)準(zhǔn)試樣，長(zhǎng)度約2-10mm，寬度和厚度不超過(guò)10mm，測(cè)試方向上的兩表面平行且光滑，調(diào)試儀器后，將樣品置于樣品臺(tái)上，移動(dòng)樣品，使得探頭在樣品正中位置，輸入樣品信息，在N2保護(hù)氣氛中，以5℃/min的速率，從25℃升溫到500℃測(cè)量線性熱膨脹系數(shù)。

檢測(cè)環(huán)境  環(huán)境溫度 23±2℃； 濕度 50±5%R.H

檢測(cè)儀器  熱機(jī)械分析儀（耐馳TMA402F3）

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)  ASTM E228-17 用推桿膨脹計(jì)測(cè)定固體材料線性膨脹的試驗(yàn)方法

檢測(cè)條件  在N?環(huán)境中，以5℃/min的速率從25℃升溫到500℃。

測(cè)試曲線

樣品1	樣品2

樣品3	樣品4

檢測(cè)結(jié)果：

結(jié)論：通過(guò)對(duì)4個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，了解產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)，進(jìn)而了解產(chǎn)品的性能。

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