不知道材料的熱穩定性？膨脹系數告訴你！
發布時間：2020/05/28 點擊量：1152
熱膨脹系數是材料的主要物理性能之一。它是衡量材料熱穩定性的重要指標。
物體的體積或長度隨溫度的升高而增大的現象稱為熱膨脹。
熱膨脹系數是多少？
熱膨脹系數是指材料在熱膨脹和熱收縮作用下，其幾何特性隨溫度變化的規律系數。
對于應用于電子工業、機械裝配、航空航天、新材料開發、建筑工程等領域的材料，需要充分考慮熱膨脹指標。因此，在材料的生產、加工和使用過程中，測量材料的熱膨脹系數具有重要意義。下面我們用實例來說明熱膨脹系數對材料應用的影響。
一、它能提高產品的熱穩定性
選擇線膨脹系數較低的材料可以提高產品的熱穩定性和安全性。
二、它能提高產品的強度
當層狀材料由兩種材料組成時，當溫度變化時，兩種材料的膨脹值不同。如果兩種材料仍然相連，系統中應使用中間膨脹值，以便一種材料產生壓縮應力，另一種材料產生相等的拉伸應力。正確使用這種特性可以提高產品的強度。
三、是焊接或熔合的重要參考指標
當兩種不同的材料焊接或焊接時，要求兩種材料具有相似的膨脹系數。如果所選材料的膨脹系數相差較大，由于焊接時膨脹速度不同，在焊接處會產生應力，降低產品的機械強度和氣密性，嚴重時會導致產品在焊接處脫落、開裂、漏氣或漏油焊接地點。
四、為我們選擇合適的材料提供依據
大型加工機械和精密儀器設備的選材，需要考慮膨脹系數小的材料。
因此，測量材料的熱膨脹系數具有重要意義。
材料熱膨脹系數的表達式
熱膨脹系數包括線性膨脹系數α、表面膨脹系數β和體積膨脹系數γ。在實際應用中，人們更關注線膨脹系數α和體積膨脹系數γ
① 線膨脹系數
指材料的膨脹或收縮程度。指材料在室溫下每升高1℃單位長度的延伸率與原長度的比值。
嚴格地說，在較大的溫度范圍內，線膨脹系數通常不是常數，其值與溫度密切相關。因此在實際應用中，測量了平均線膨脹系數。平均線膨脹系數是指在一定溫度范圍內，每升高1℃材料單位長度的平均延伸率。
表示為：α=ΔL/（L*ΔT）
② 膨脹系數
當物體溫度變化1℃時，其體積與室溫下體積的比值變化。表示為：γ=ΔV/（V*ΔT）
材料熱膨脹系數試驗 材料熱膨脹系數的測量方法有百分表法、光機法、電磁感應熱機法、TMA靜態熱機分析法，其中TMA靜態熱機分析法是目前最準確的方法。TMA如何用于測試？讓我們知道。
客戶送樣為金屬塊，如下圖所示，待測樣品的線熱膨脹系數。
試驗標準：ASTM e813-19通過熱機械分析測定固體材料線性熱膨脹的試驗方法
試驗條件：在低溫環境下，以5℃/min的速率從-100℃上升到200℃
得到了材料的試驗曲線
最后，得到樣品的線性熱膨脹系數如下：
常用材料線膨脹系數參考標準
ISO 11359-1:2014塑料熱機械分析（TMA）-第1部分：一般原則
ISO 11359-2:1999塑料-熱機械分析（TMA）-第2部分：測定線性熱膨脹系數和玻璃化轉變溫度的試驗方法
ASTM e831-19通過熱機械分析測定固體材料線性熱膨脹的試驗方法
GB/T 4339-2008金屬材料熱膨脹特性參數的測定
IPC-TM-650 2.4.24c玻璃化轉變溫度和z軸熱膨脹的TMA試驗
不同的標準對試樣和試驗加熱速度有不同的要求，因此有必要根據不同標準的具體要求進行試驗。
熱膨脹系數的影響因素 線膨脹系數的測量過程受多種因素的影響。熱膨脹系數偏差較大的主要原因是加工方法和試樣形狀尺寸的不同。此外，在測量過程中，環境因素，包括室溫、振動、噪聲、輻射等，都會改變測量結果。
因此，只有綜合考慮熱膨脹系數的影響因素，才能有效地提高線膨脹系數的測量精度。
