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加熱伸縮量

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發布時間：2025-07-25 08:49:03 更新時間：2025-08-28 09:57:38

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

加熱伸縮量（Thermal Expansion）通常以線膨脹系數（α）或體積膨脹系數（β）表示，反映材料在單位溫度變化下的尺寸或體積變化率。其檢測數據直接影響以下方面：

線膨脹系數（α）
- 定義：單位溫度變化下材料長度變化率（單位：×10??/℃）。
- 檢測意義：評估材料在單一方向上的熱變形能力。
- 適用材料：金屬、陶瓷、高分子復合材料等。
體積膨脹系數（β）
- 定義：單位溫度變化下材料體積變化率（β ≈ 3α，適用于各向同性材料）。
- 檢測意義：用于液體或各向同性材料的熱穩定性評估。
各向異性膨脹行為
- 定義：材料在不同方向（如晶體軸向）的膨脹差異。
- 檢測意義：關鍵用于單晶材料、纖維增強復合材料等。
殘余應變與熱循環穩定性
- 定義：材料經歷多次升降溫循環后的永久形變量。
- 檢測意義：評估材料的抗疲勞性，如高溫管道、發動機部件。
相變溫度點檢測
- 定義：材料發生相變（如晶體結構變化）時的臨界溫度及對應的伸縮量突變。
- 檢測意義：避免因相變導致材料失效，如形狀記憶合金。

熱膨脹儀法（DIL, Dilatometer）
- 原理：通過高精度位移傳感器測量樣品在程序控溫下的長度變化。
- 設備示例：Netzsch DIL 402, TA Instruments Q400.
- 適用：固體材料（-150℃~2800℃），精度達±0.1 nm。
光學干涉法
- 原理：利用激光干涉條紋變化計算微小位移。
- 優勢：非接觸測量，適用于薄膜、脆性材料。
- 標準：ASTM E289.
應變片法
- 原理：在樣品表面粘貼應變片，通過電阻變化測量應變。
- 適用：現場測試或復雜形狀部件，但需考慮粘貼工藝影響。
X射線/中子衍射法
- 原理：通過晶格常數變化計算原子尺度膨脹量。
- 適用：單晶、多晶材料的各向異性分析。

國際標準
- ASTM E831：熱膨脹系數測定（固體材料）。
- ISO 11359-2：塑料材料線性熱膨脹系數。
- JIS R3251：玻璃基板加熱收縮率。
國內標準
- GB/T 4339：金屬材料熱膨脹特性測定。
- GB/T 20671.8：高分子材料線膨脹系數測試。
檢測流程
- 樣品制備：切割為標準尺寸（如Φ6×25 mm），表面拋光避免應力集中。
- 基線校準：在恒溫室中消除環境溫漂影響。
- 程序控溫：以≤5℃/min速率升降溫，避免熱沖擊。
- 數據采集：記錄溫度-位移曲線，計算α值。