熱膨脹是指物體的體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。熱膨脹可用線(xiàn)膨脹系數(shù)或體膨脹系數(shù)表示,其中線(xiàn)膨脹系數(shù)為溫度改變1℃時(shí)材料長(zhǎng)度的變化和它在原溫度時(shí)長(zhǎng)度的比值,體膨脹系數(shù)為溫度改變1℃時(shí)材料體積的變化和它在原溫度時(shí)體積的比值,不同物質(zhì)的熱膨脹特性是不同的,有的物質(zhì)隨溫度變化有較大的體積變化,而另一些物質(zhì)則相反。通常,固體材料的熱膨脹系數(shù)通常隨溫度升高而加大。
熱膨脹的影響因素有溫度和結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)工程材料中,高分子材料具有的熱膨脹系數(shù),結(jié)晶高聚物和取向高聚物的熱膨脹系數(shù)具有各向異性;陶瓷材料是熱膨脹系數(shù)的,由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜熱膨脹系數(shù)差別很大;金屬材料熱膨脹系數(shù)介于陶瓷和高分子之間。
熱膨脹系數(shù)是材料的基本熱物理參數(shù)之一,是衡量材料的熱穩(wěn)定性好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。準(zhǔn)確的測(cè)量材料線(xiàn)膨脹系數(shù),對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新、工程應(yīng)用都具有重要的意義。
對(duì)于高分子材料而言,當(dāng)其作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí),要考慮熱膨脹;高分子材料的熱膨脹與其體積及分子鏈段的柔順性有關(guān);可以通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)或添加填料的方法減小材料的熱膨脹。
目前,測(cè)定材料線(xiàn)膨脹系數(shù)的方法很多,有示差法(或稱(chēng)“石英膨脹計(jì)法”)、雙線(xiàn)法、光干涉法、重量溫度計(jì)法等。
對(duì)于耐火材料而言,線(xiàn)膨脹系數(shù)是耐火材料使用時(shí)應(yīng)考慮的重要性能之一。爐窯通常在常溫下砌筑,在高溫下使用時(shí)爐體膨脹。為抵消熱膨脹造成的應(yīng)力,需預(yù)留膨脹縫。線(xiàn)膨脹系數(shù)是預(yù)留膨脹縫和砌體總尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù),它與材料的抗熱震性、受熱沖擊時(shí)材料內(nèi)部熱應(yīng)力的分布和大小密切相關(guān)。在復(fù)合材料和多相材料制造中,必須考慮其線(xiàn)膨脹系數(shù)的匹配和差異對(duì)結(jié)構(gòu)、性能的影響。
此外,通過(guò)對(duì)材料線(xiàn)膨脹系數(shù)隨溫度變化曲線(xiàn)的測(cè)定,可以進(jìn)行材料礦物分析、相變、微裂紋的愈合和擴(kuò)展等的研究。耐火材料線(xiàn)膨脹系數(shù)的常用測(cè)量方法是**桿式間接法和望遠(yuǎn)鏡直讀法。此外,新的激光法測(cè)定線(xiàn)膨脹系數(shù)也越來(lái)越受到重視。
詞條
詞條說(shuō)明
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