膨胀实验指导书.docx

热膨胀系数测定

一、[实验目的]
1、了解膨胀仪的结构及使用方法
2、掌握测量热膨胀系数的方法
3、应用膨胀法测定样品的相变温度
二、[仪器用具及耗材清单（每组）]
1、CL-1膨胀仪 一套
2、Windows XP 计算机及测量软件
2、Eu—2热电偶 一只
3、试样（Zn---Al合金） 1-2只

三、[实验原理]
材料在不同的温度条件下必须具备相应的热性质，物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象叫热膨胀，用膨胀系数来衡量物质的膨胀程度，线膨胀系数是指温度升高1℃，物质长度的相对增加量。
设试样在温度t时的长度为L（mm），则该试样在温度t时的线膨胀系数表示为：

的单位为10-6/℃
通常材料的值实际上并不是一个常数，而是随温度不同稍有变化，一般随着温度的上升而稍增大，在一定温度范围内用平均线膨胀系数表示，即表示为：

式中：—平均线膨胀系数，10-6/℃
—试样在t1时的长度，mm
—试样在t2时的长度，mm
此外，测量分析线膨胀系数与差热分析、失重分析相结合，是重要的热分析手段。

四、[简易膨胀仪的结构及使用说明]
如同许多测量方法一样，膨胀分析至今已发展到相当完善的程度。各厂家生产的膨胀虽种类繁多，但一般可归纳为两大类：全膨胀仪及示差膨胀仪。全膨胀仪是直接测量试样长度变化；示差膨胀仪是测量试样与已知膨胀系数的标准试样的膨胀差。
本实验是用教学用千分表膨胀仪（全膨胀仪）测量50℃—300℃膨胀系数，仪器结构原理如图10-1所示。

图10-1 千分表膨胀仪
仪器主要是由石英管、千分表、冷却系统、加热炉及热电偶、计算机组成。试样装入石英管内加热，并借助小石英管与千分表触头相接，实验时应保证石英管、千分表和试样在同一垂线上，试样的温度由插入试样的热电偶测出。必须注意的是热电偶的焊点插入时必须保证与试样很好接触，而热焊点又必须保证与试样良好绝缘。本实验所用电热电偶为Eu—2型，直径是0.5mm。
水冷套的作用是防止千分表架不为炉内的温度而发生膨胀。
五、[实验内容及步骤]
实验内容：测量50℃—300℃所测试样膨胀曲线
实验步骤：
1．测定试样尺寸L0，测量精度0.02 mm
2．装样：试样应缓慢放入石英管，防止将石英管底部损坏。而后，装入热电偶、石英棒、冷却水套，最后装上千分表，调节千分表使其归零。
3．将热电偶正极接膨胀分析仪器正端，同理接好负极。
4．打开计算机膨胀分析软件，输入相应实验参数及实验者资料、开始温度、结束温度，并设定相应的升温速度（不大于5℃/min）后，单击确定按钮开始实验。

5．观察显示器△L～t曲线，

6．到达实验最高温度300℃后，关闭膨胀仪。
7．点击“导出数据”导出所采集数据。

8、保存并通过邮箱将实验数据发送致实验者邮箱。
7．等待仪器温度降至150℃时切断冷却水电源，实验结束。

六、[实验报告要求]
1．简述实验目的及基本原理
2．简述实验步骤
3．使用Origin分析处理实验数据，并以△L为纵坐标，℃为横坐标，做出△L～T拟合曲线。
5.计算50℃～200℃范围内工程α（线胀系数）。
6.确定所测试样的相变起始温度及终止温度。
6提交所测量材料工程α（50—200℃）及相变起始温度T0、终止温度T1检验报告一份。