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    熱膨脹系數的應用

     發布時間:2021-02-05 點擊量:279

    熱膨脹系數是材料的一項重要熱學性能,如普通陶瓷坯和釉的膨脹系數相適應是很重要的。當釉的膨脹系數適當地小于坯的膨脹系數時,制品的機械強度得到提高。釉的膨脹系數比坯小,則燒成后的制品在冷卻過程中,表面釉層的收縮比坯小,從而使釉層中存在著一個壓應力,而均勻分布的預壓應力,能明顯地提高脆性材料的機械強度,同時認為這一壓應力也抑制了釉層的微裂紋產生及發展,因而使其強度提高。反之,當釉層的膨脹系數比坯體大,則在釉層中形成張應力,對強度不利,而且過大的張應力還會使釉層龜裂。同樣,釉層的膨脹系數也不能比坯體小得太多,否則會使釉層剝落而造成缺陷。又如陶瓷材料與其他材料復合使用時,例如在電子管生產中,較見的是與金屬材料相封接,為了封接得嚴密可靠,除了必須考慮陶瓷材料與焊料的結合性能外,還應使陶瓷和金屬的膨脹系數盡可能接近。

        材料的熱膨脹系數對其體積穩定性與熱震穩定性有直接影響。熱膨脹系數大,材料的熱脹冷縮體積變化大,內部產生的熱應力也大,容易導致材料破裂。因此,熱膨脹系數大的材料,體積穩定性不好,熱震穩定性差。反之,體積穩定性和熱震穩定性都好。

        由于鋼組織轉變的同時伴隨十分明顯的體積效應,用膨脹法分析鋼的加熱、等溫、連續冷卻和回火過程中的轉變非常有效。鋼組織轉變產生的體積效應要引起材料膨脹、收縮,并疊加在加熱或冷卻過程中單純因溫度改變引起的膨脹和收縮上。顯然在組織轉變的溫度范圍內,由于附加的膨脹效應,導致膨脹曲線偏離一般規律,致使在組織轉變開始和終了時,曲線出現拐折,拐折點即對應轉變的開始及終了溫度。

        由膨脹曲線正確確定組織轉變臨界點有兩種方法。種方法取膨脹曲線上偏離單純熱膨脹規律的開始點,即切離點為拐折點。該法從理論上講是正確的,但判斷切離點時易受主觀因素影響,為減少目測誤差,須用高精度膨脹儀測量,得到細而清晰的膨脹曲線。第二種方法是取膨脹曲線上四個極值點a、b、c、d所對應的溫度分別作為Aa、AbAc、Ad點,顯然如此確定的溫度與實際轉變溫度間存在一定的誤差,僅適于作對比分析。

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