1.范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了從近液氮溫度到*高溫度1500℃范圍內(nèi)精細(xì)陶瓷線熱膨脹率和線熱膨脹系數(shù)的試驗方法的原理、儀器設(shè)備、試樣、試驗步驟和結(jié)果計算等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于塊體精細(xì)陶瓷,其他無機非金屬材料也可參考使用。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)。然而,鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的*新版本。凡是不注日期的引用文件,其*新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 1216 外徑千分尺

GB/T 16839.1—1997熱電偶 第1部分:分度表(IEC 584-1:1995,IDT)

GB/T 21389 游標(biāo)、帶表和數(shù)顯卡尺

3.術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 線熱膨脹率 linear thermal expansion

在溫度T1和T2之間的線熱膨脹率為△L/L0。

其中:△L=(L2-L1),L0是室溫下的試樣長度。

注:假設(shè)當(dāng)溫度從T1變到T2時,試樣長度從L1變到L2。

3.2 平均線熱膨脹系數(shù) mean linear thermal expansion coefficient

在溫度T1和T2間的平均線熱膨脹系數(shù)α為△L/(L0×△T),其中:△T=(T2-T1)。

3.3 瞬時線熱膨脹系數(shù) instantaneous linear thermal expansion coefficient

瞬時線熱膨脹系數(shù)α為T2趨近于T1時的平均線熱膨脹系數(shù),

4.原理

在特定氣氛下,施加一很小的載荷于已知尺寸的試樣上,以一定的升降溫速率加熱或冷卻試樣至設(shè)定的溫度,測量試樣的長度變化,記錄溫度變化,計算試樣線熱膨脹系數(shù)及特定溫度下的瞬時線熱膨脹系數(shù)。

5.儀器設(shè)備

5.1 千分尺

符合GB/T 1216要求的千分尺或符合GB/T 21389要求的游標(biāo)類卡尺,20℃下的不確定度為0.1%。

5.2 位移測量裝置

用于測量溫度變化時試樣長度的變化,靈敏度為1×10-5×L0(見6.1)。頂桿對試樣的接觸力范圍在(0.1～1.0)N。

5.3 試樣支架系統(tǒng)

為了保證整個測量過程中的機械穩(wěn)定性,試樣支架系統(tǒng)應(yīng)能在不超過1N(見7c)的接觸力的作用下使試樣緊固。

5.4 加熱或冷卻設(shè)備

在整個試樣長度范圍內(nèi),能夠保證試樣的溫度均勻性,在1000℃下偏差為±2℃,1000℃～1500℃下偏差為±5℃。

5.5 溫度控制設(shè)備

在整個測量過程中,試樣的溫度可以控制以不超過5℃/min的速率加熱或冷卻試樣或是進行步進升降溫控制(見7e)。

注:液氮是*常用的冷卻劑。

5.6 溫度測量設(shè)備

能夠保證熱電偶頂端與試樣足夠接近,保證在整個測量溫度范圍內(nèi)試樣溫度的測量不確定度小于2℃。熱電偶種類參照GB/T 16839.1-1997。

6.試樣

6.1 測試試樣

測試試樣尺寸和形狀由試樣支架系統(tǒng)確定。形狀通常為方柱或圓柱。方柱的寬度和厚度約為5mm,圓柱的直徑約為5mm。無論方柱或圓柱,柱長應(yīng)大于位移測量裝置靈敏度的1×10的5次方倍(見5.2)。例如在設(shè)備靈敏度為0.1μm的情況下,測試試樣長度應(yīng)大于10mm,數(shù)量不少于2個(見7g）。

6.2 參比試樣

在試驗溫度范圍內(nèi),參比試樣的線熱膨脹系數(shù)應(yīng)已知,如果沒有,也可用附錄A所列的高純(99.99%)材料來做參比試樣。這些材料是立方晶系,熱膨脹各向同性,形狀和尺寸應(yīng)與試驗用試樣的尺寸大致相近。

7.試驗步驟

下面的試驗步驟針對單頂桿膨脹儀,方括號中的內(nèi)容針對雙試樣差示熱膨脹儀。

a) 用5.1規(guī)定的千分尺測量試樣[參比試樣]長度L0,20℃下測量值精確到0.1%。

b) 除去支架系統(tǒng)和試樣[參比試樣]表面的污染物,把試樣[參比試樣]放入到試樣支架中并確保其穩(wěn)固。

c) 小心地把頂桿頂?shù)皆嚇拥捻敹薣參比頂桿頂?shù)絽⒈仍嚇禹敹薦并施加0.1N～1N的載荷。

d) 測試環(huán)境為空氣時應(yīng)采用靜態(tài)或固定流量的空氣。可采用氮氣、惰性氣體或真空以避免試樣氧化反應(yīng)影響測試。

e) 使用溫控裝置(5.5),控制溫度以不超過5℃/min的速度變化。或采用設(shè)定步進溫度增量的方式控溫。

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下載地址：《GB/T 16535-2008 精細(xì)陶瓷線熱膨脹系數(shù)試驗方法 頂桿法》