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热膨胀系数的应用

日期:2021-02-05浏览:113次

热膨胀系数是材料的一项重要热学性能,如普通陶瓷坯和釉的膨胀系数相适应是很重要的。当釉的膨胀系数适当地小于坯的膨胀系数时,制品的机械强度得到提高。釉的膨胀系数比坯小,则烧成后的制品在冷却过程中,表面釉层的收缩比坯小,从而使釉层中存在着一个压应力,而均匀分布的预压应力,能明显地提高脆性材料的机械强度,同时认为这一压应力也抑制了釉层的微裂纹产生及发展,因而使其强度提高。反之,当釉层的膨胀系数比坯体大,则在釉层中形成张应力,对强度不利,而且过大的张应力还会使釉层龟裂。同样,釉层的膨胀系数也不能比坯体小得太多,否则会使釉层剥落而造成缺陷。又如陶瓷材料与其他材料复合使用时,例如在电子管生产中,较见的是与金属材料相封接,为了封接得严密可靠,除了必须考虑陶瓷材料与焊料的结合性能外,还应使陶瓷和金属的膨胀系数尽可能接近。

    材料的热膨胀系数对其体积稳定性与热震稳定性有直接影响。热膨胀系数大,材料的热胀冷缩体积变化大,内部产生的热应力也大,容易导致材料破裂。因此,热膨胀系数大的材料,体积稳定性不好,热震稳定性差。反之,体积稳定性和热震稳定性都好。

    由于钢组织转变的同时伴随十分明显的体积效应,用膨胀法分析钢的加热、等温、连续冷却和回火过程中的转变非常有效。钢组织转变产生的体积效应要引起材料膨胀、收缩,并叠加在加热或冷却过程中单纯因温度改变引起的膨胀和收缩上。显然在组织转变的温度范围内,由于附加的膨胀效应,导致膨胀曲线偏离一般规律,致使在组织转变开始和终了时,曲线出现拐折,拐折点即对应转变的开始及终了温度。

    由膨胀曲线正确确定组织转变临界点有两种方法。第一种方法取膨胀曲线上偏离单纯热膨胀规律的开始点,即切离点为拐折点。该法从理论上讲是正确的,但判断切离点时易受主观因素影响,为减少目测误差,须用高精度膨胀仪测量,得到细而清晰的膨胀曲线。第二种方法是取膨胀曲线上四个极值点abcd所对应的温度分别作为AaAbAcAd点,显然如此确定的温度与实际转变温度间存在一定的误差,仅适于作对比分析。

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