Page 56 - 理化检验-物理分册2021年第九期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202109010
金属材料热膨胀特性参数测定装置的开发及应用
卫志清 , 顾佳伟 , 何 龙 , 张 璐 , 卢星罡 , 王德泰 , 乐金涛 3
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( 1. 上海金相机械设备有限公司, 上海 201411 ; 2. 上海新闵重型锻造有限公司, 上海 201109 ;
3. 中国仪器仪表学会试验机分会, 北京 100088 )
摘 要: 阐述了金属材料热膨胀特性参数测定的术语和定义, 并根据标准要求自行开发了热膨
胀特性参数测定装置。讨论了开发的测定装置的结构及设计特点, 并测定了不同金属材料的热膨
胀系数。结果表明: 开发的测定装置基本符合 GB / T4339 — 2008及 ASTM E228 : 2017中的相关
技术要求, 能够准确地测定材料的热膨胀系数, 也证明了铁基、 铜基、 铝基3种金属材料在相同试验
条件下膨胀系数是有差异的。该装置可以提供某种金属材料恒定温度下的线性热膨胀系数数据,
为特定产品的开发和设计提供技术支持。
关键词: 金属材料; 热膨胀特性参数; 测定装置
中图分类号: TG115.5 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 09-0040-05
Develo p mentandA pp licationofThermalEx p ansionCharacteristicParameter
Measurin gDeviceforMetallicMaterials
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WEIZhi q in g GUJiawei , HELon g ZHANGLu , LUXin gg an g WANGDetai , LEJintao 3
,
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( 1.Shan g haiMetallur g icalE q ui p mentCo. , Ltd. , Shan g hai201411 , China ;
2.Shan g haiXinminHeav yDut yFor g in gCo. , Ltd. , Shan g hai201109 , China ;
3.Testin gMachineBranchofChinaInstrumentandInstrumentSociet y , Bei j in g 100088 , China )
Abstract : Thetermsanddefinitionsofmeasurementofthermalex p ansioncharacteristic p arametersformetal
materialsweredescribed , andthemeasurin g deviceofthermalex p ansioncharacteristic p arametersaccordin g tothe
re q uirementsofstandardwasdevelo p ed.Thestructureanddesi g ncharacteristicsofthedevelo p edmeasurin g device
werediscussed , andthethermalex p ansioncoefficientofdifferentmetalmaterialsweremeasured.Theresultsshow
thatthedevelo p edmeasurin gdevicebasicall ymeetstherelevanttechnicalre q uirementsofGB / T4339 — 2008and
ASTME228 : 2017 , andcanaccuratel ymeasurethethermalex p ansioncoefficientofmaterials.Italsop rovesthat
therearedifferencesintheex p ansioncoefficientofiron-based , co pp erbasedandaluminumbasedmetalmaterials
underthesametestconditions.Thedevicecanp rovidethelinearthermalex p ansioncoefficientdataofametal
materialatconstanttem p erature , and p rovidetechnicalsu pp ortforthedevelo p mentanddesi g nofs p ecific p roducts.
Ke y words : metallicmaterial ; thermalex p ansioncharacteristic p arameter ; measurin g device
材料在高低温度环境和特殊环境下均会发生力 的变化, 引起零部件产生热应力, 导致产品出现故障
学性能和物理性能的变化。金属材料热膨胀特性作 甚至损坏的情况越来越突出, 所以对常用材料开展
为材料的固有性质, 是描述材料随温度变化而产生 热膨胀特性的检测和研究及准确地测定材料的热膨
的热胀冷缩现象的量化指标, 属于材料基本的热物 胀特性参数, 对于材料基础研究和工程应用都具有
理参数, 是材料内部晶格结构与晶格作用力的外在 重要的意义 [ 1 ] 。
表现。由于因温度变化而引起设备零部件几何尺寸 金属材料料热膨胀特性参数主要是指热膨胀系
数。目前对于金属材料热膨胀系数的测定有多种方
法和装置, 如使用激光干涉膨胀仪、 顶杆膨胀仪、 衍
收稿日期: 2020-08-20
作者简介: 卫志清( 1982- ), 男, 工程师, 主要从事金属材料试验
射膨胀装置、 显微膨胀装置等。其中顶杆法属于经
机技术开发与应用研究工作, hi pp owiwi@126.com
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