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影響熱膨脹儀的因素分析

來源:TA儀器   2019年04月08日 13:19  
  在一定的溫度程序、負(fù)載力接近于零的情況下,測量樣品的尺寸變化隨溫度或時間的函數(shù)關(guān)系。可測量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品,廣泛應(yīng)用于無機(jī)陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料、涂層材料、耐火材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域。
  熱膨脹儀影響的因素
  相變
  一級相變:體積突變,V-T曲線不連續(xù)變化,轉(zhuǎn)變點處膨脹系數(shù)無窮大。
  二級相變:V-T曲線連續(xù)變化,膨脹系數(shù)有突變。
  成分和組織
  (1)形成固溶體
  固溶體的膨脹系數(shù)取決于溶劑基體和溶質(zhì)的膨脹系數(shù)以及它們的相對含量。當(dāng)溶質(zhì)的膨脹系數(shù)高于溶劑時,將增大膨脹系數(shù)。當(dāng)溶質(zhì)的膨脹系數(shù)低于溶劑時,將減小膨脹系數(shù)。組元之間形成無限固溶體時,任意成分固溶體的膨脹系數(shù)將處于兩組元膨脹系數(shù)之間。
  (2)不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)
  固體結(jié)構(gòu)疏松,內(nèi)部空隙較多,當(dāng)溫度升高,原子振幅加大,原子間距離增加時,部分的被結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙所容納,宏觀膨脹就小。
  例如:結(jié)構(gòu)緊密的晶體膨脹系數(shù)大,而類似于無定形的玻璃,則往往具有較小的膨脹系數(shù)。
  石英 12×10-6/K, 石英玻璃 0.5×10-6/K
  敞曠式的結(jié)構(gòu),例如,石英、鋰霞石、鋰輝石等,它們是由硅氧四面體形成的架狀結(jié)構(gòu),其中存在較大的空洞,熱振動比較復(fù)雜,有兩個額外效應(yīng)可能發(fā)生:
  首先,原子可以向結(jié)構(gòu)中空曠處振動,導(dǎo)致膨脹系數(shù)小,鋰霞石LiAlSiO4的熱膨脹系數(shù)是2×10-6/K。
  其次,四面體協(xié)同旋轉(zhuǎn)效應(yīng),具有異常大或小的膨脹。
  (3)多相體
  多相體的膨脹系數(shù)可按特諾(Turner)公式計算。復(fù)合體中有多晶轉(zhuǎn)變組分時,因多晶轉(zhuǎn)化的體積不均勻變化,導(dǎo)致膨脹系數(shù)的異常變化。復(fù)合體內(nèi)的微裂紋可引起熱膨脹的滯后現(xiàn)象,尤其是大晶粒樣品。
  各向異性影響
  結(jié)構(gòu)對稱性較低的單晶體,其膨脹系數(shù)具有各向異性,不同的晶向有不同的線膨脹系數(shù)。一般來說,彈性模量高的方向?qū)⒂休^小的膨脹系數(shù),反之亦然。
  多晶材料往往存在微晶的擇優(yōu)取向,從而在一定程度上具有晶體的各向異性。

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