材料线热膨胀系数的测定2

一、目的意义

热膨胀系数是固体材料的主要物理性质之一，大多数物质在受热后会产生膨胀。材料的热膨胀系数在材料的生产、加工和使用过程中有重要的意义。特别是在两种材料封接或复合时，二者的热膨胀系数一定要控制在一定范围内，也称之为膨胀系数的匹配。 本实验的目的：

(1)了解线膨胀系数的物理意义； (2)掌握线膨胀系数的测定方法；

(3)了解线膨胀系数测试中误差产生的原因及防止方法。 二、基本原理

固体在某个方向上的长度随温度的升高而增长的现象叫做线膨胀，它可以用线膨胀系数来进行度量。线膨胀系数的定义为当物体温度上升1℃时其长度的相对变化：

不同的固体材料有不同的线膨胀系数，对于同一种固体材料，在不同的温度范围内，其线膨胀系数也不同。但由于在不大的温度范围内它们相差很小，所以通常以其平均值表示。 本仪器的恒温控制由高精度数字温度传感器与单片电脑组成，炉内具有特厚良导体纯铜 管作导热，把试样放入铜管内，加热铜管进而加热试样，试样受热后产生膨胀压迫千分表的量杆产生移动，量杆的直线位移通过机械系统传动转变为主指针的角位移，从度盘圆周上的 均匀的标尺标记可读出膨胀量。在达到设定温度后自动保温，炉内温度达到热平衡时，炉内温度不均匀性≤0 .3℃，读数分辨率为±0 .1℃，加热温度控制范围为室温至80℃。 三、实验仪器

FD—LEA固体线热膨胀系数测定仪 千分表 游标卡尺

试样尺寸：直径8mm，长度400mm的圆棒 四、实验步骤

1、准备试样，测量尺寸；

2、接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。 3、卸下千分表；旋松固定架螺栓；卸下固定架，

4、将被测样品插入紫铜管内，再插入不良导热体，安装千分表固定架；注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线。

5、安装千分表在固定架上，并且扭紧螺栓，不使千分表转动；千分表调零；

6、向前慢慢移动固定架，使千分表读数值在0 .2--0 .4mm处，固定架给予固定。使千分表与绝热体有良好的接触，再转动千分表盘读数为零。 7.检查各个插头接触良好；

8、接通电源，设定加热温度，按确定键开始加热。 9、记录不同温度时的膨胀量；

10、当显示值大于设定值，电脑自动控制到设定值。正常情况下在±0 .3℃左右波动一、二

次；

11、记录设定温度下的膨胀量。 12、关闭电源开关； 五、数据记录与处理

（1）记录试样材质和尺寸

（2）按每两摄氏度记录一次膨胀量，填入下表：

温度℃ 膨胀量mm （3）以温度为横坐标，膨胀量为纵坐标，将表内数据绘制成曲线。（手绘、坐标纸绘、CAD绘制打印贴上均可）。

（4）由下列公式计算材料的线热膨胀系数。

六、注意事项

（1）整个实验过程，仪器不应有振动； （2）千分表与被测物体有良好的接触；

（3）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。 （4）实验开始前，检查各个插头，保证接触良好。 （5）实验中，物品要轻拿轻放。