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不知道材料的热稳定性？膨胀系数告诉你！
发布时间：2020/05/28 点击量：
物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。
热膨胀系数是多少？
热膨胀系数是指材料在热膨胀和热收缩作用下，其几何特性随温度变化的规律系数。
对于应用于电子工业、机械装配、航空航天、新材料开发、建筑工程等领域的材料，需要充分考虑热膨胀指标。因此，在材料的生产、加工和使用过程中，测量材料的热膨胀系数具有重要意义。下面我们用实例来说明热膨胀系数对材料应用的影响。
一、它能提高产品的热稳定性
选择线膨胀系数较低的材料可以提高产品的热稳定性和安全性。
二、它能提高产品的强度
当层状材料由两种材料组成时，当温度变化时，两种材料的膨胀值不同。如果两种材料仍然相连，系统中应使用中间膨胀值，以便一种材料产生压缩应力，另一种材料产生相等的拉伸应力。正确使用这种特性可以提高产品的强度。
三、是焊接或熔合的重要参考指标
当两种不同的材料焊接或焊接时，要求两种材料具有相似的膨胀系数。如果所选材料的膨胀系数相差较大，由于焊接时膨胀速度不同，在焊接处会产生应力，降低产品的机械强度和气密性，严重时会导致产品在焊接处脱落、开裂、漏气或漏油焊接地点。
四、为我们选择合适的材料提供依据
大型加工机械和精密仪器设备的选材，需要考虑膨胀系数小的材料。
因此，测量材料的热膨胀系数具有重要意义。
材料热膨胀系数的表达式
热膨胀系数包括线性膨胀系数α、表面膨胀系数β和体积膨胀系数γ。在实际应用中，人们更关注线膨胀系数α和体积膨胀系数γ
① 线膨胀系数
指材料的膨胀或收缩程度。指材料在室温下每升高1℃单位长度的延伸率与原长度的比值。
严格地说，在较大的温度范围内，线膨胀系数通常不是常数，其值与温度密切相关。因此在实际应用中，测量了平均线膨胀系数。平均线膨胀系数是指在一定温度范围内，每升高1℃材料单位长度的平均延伸率。
表示为：α=ΔL/（L*ΔT）
② 膨胀系数
当物体温度变化1℃时，其体积与室温下体积的比值变化。表示为：γ=ΔV/（V*ΔT）
材料热膨胀系数试验 材料热膨胀系数的测量方法有百分表法、光机法、电磁感应热机法、TMA静态热机分析法，其中TMA静态热机分析法是目前最准确的方法。TMA如何用于测试？让我们知道。
客户送样为金属块，如下图所示，待测样品的线热膨胀系数。
试验标准：ASTM e813-19通过热机械分析测定固体材料线性热膨胀的试验方法
试验条件：在低温环境下，以5℃/min的速率从-100℃上升到200℃
得到了材料的试验曲线
最后，得到样品的线性热膨胀系数如下：
常用材料线膨胀系数参考标准
ISO 11359-1:2014塑料热机械分析（TMA）-第1部分：一般原则
ISO 11359-2:1999塑料-热机械分析（TMA）-第2部分：测定线性热膨胀系数和玻璃化转变温度的试验方法
ASTM e831-19通过热机械分析测定固体材料线性热膨胀的试验方法
GB/T 4339-2008金属材料热膨胀特性参数的测定
IPC-TM-650 2.4.24c玻璃化转变温度和z轴热膨胀的TMA试验
不同的标准对试样和试验加热速度有不同的要求，因此有必要根据不同标准的具体要求进行试验。
热膨胀系数的影响因素 线膨胀系数的测量过程受多种因素的影响。热膨胀系数偏差较大的主要原因是加工方法和试样形状尺寸的不同。此外，在测量过程中，环境因素，包括室温、振动、噪声、辐射等，都会改变测量结果。
因此，只有综合考虑热膨胀系数的影响因素，才能有效地提高线膨胀系数的测量精度。
