熱膨脹系數是材料的主要物理性質之一,它是衡量材料的熱穩定性好壞的一個重要指標。
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。
那什么是熱膨脹系數呢?
熱膨脹系數是指物質在熱脹冷縮效應作用之下,幾何特性隨著溫度的變化而發生變化的規律性系數。對于電子工業、機械裝配、航空航天、新材料開發、建筑工程等領域所使用的材料都需要充分考慮熱膨脹這一指標,因此在材料的生產、加工和使用過程中,對材料的熱膨脹系數進行測定具有十分重要的意義,下面我們通過實例來了解熱膨脹系數對材料應用的影響吧。
1.能夠提高產品的熱穩定性
選用較低線膨脹系數的材料,可以提高產品的熱穩定性,提高產品的使用安全性。
2.能夠提高產品的強度
如果層狀物由兩種材料送置連接而成,則溫度變化時,由于兩種材料膨脹值不同,若仍連接在一起,體系中要采用一中間膨脹值,從而使一種材料中產生壓應力而另一種材料中產生大小相等的張應力,恰當地利用這個特性,可以增加制品的強度。
3.是焊接或熔接的重要參考指數
當兩種不同的材料彼此焊接或熔接時,要求兩種材料具備相近的膨脹系數。如果選擇材料的膨脹系數相差比較大,焊接時由于膨脹的速度不同,在焊接處產生應力,會降低產品的機械強度和氣密性,嚴重時會導致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油。
4.為我們選用適合的材料提供依據
對于大型的加工機械、精密的儀器設備的選材,需要考慮選用膨脹系數小的材料。
因此,測定材料的熱膨脹系數意義重大。
材料熱膨脹系數表示
材料的熱膨脹系數有線性膨脹系數a、面膨脹系數β和體積膨脹系數V。在實際應用中人們較多關注的是線性膨脹系數a和體積膨脹系數y:
①線膨脹系數
表示材料膨脹或收縮的程度,指溫度每升高1℃,單位長度材料的伸長量,與其在常溫時原始長度的比值。
嚴格來說,在較大的溫度區間內,線膨脹系數通常不是常量,其數值與溫度密切相關。所以在實際應用中,測定的是平均線膨脹系數。平均線膨脹系數指在某一溫度區間內,溫度每升高1℃,單位長度材料的平均伸長量。
表示為:α=AL/(L*AT)
②體膨脹系數
當物體溫度改變1℃時,其體積的變化和它在常溫時體積之比。表示為:y=AV/(V*AT)