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熱膨脹系數(shù)的應(yīng)用

更新時間:2021-02-05      點擊次數(shù):2002

熱膨脹系數(shù)是材料的一項重要熱學(xué),如普通陶瓷坯和釉的膨脹系數(shù)相適應(yīng)是很重要的。當(dāng)釉的膨脹系數(shù)適當(dāng)?shù)匦∮谂鞯呐蛎浵禂?shù)時,制品的機(jī)械強(qiáng)度得到提高。釉的膨脹系數(shù)比坯小,則燒成后的制品在冷卻過程中,表面釉層的收縮比坯小,從而使釉層中存在著一個壓應(yīng)力,而均勻分布的預(yù)壓應(yīng)力,能明顯地提高脆性材料的機(jī)械強(qiáng)度,同時認(rèn)為這一壓應(yīng)力也抑制了釉層的微裂紋產(chǎn)生及發(fā)展,因而使其強(qiáng)度提高。反之,當(dāng)釉層的膨脹系數(shù)比坯體大,則在釉層中形成張應(yīng)力,對強(qiáng)度不利,而且過大的張應(yīng)力還會使釉層龜裂。同樣,釉層的膨脹系數(shù)也不能比坯體小得太多,否則會使釉層剝落而造成缺陷。又如陶瓷材料與其他材料復(fù)合使用時,例如在電子管生產(chǎn)中,較見的是與金屬材料相封接,為了封接得嚴(yán)密可靠,除了必須考慮陶瓷材料與焊料的結(jié)合外,還應(yīng)使陶瓷和金屬的膨脹系數(shù)盡可能接近。

    材料的熱膨脹系數(shù)對其體積穩(wěn)定性與熱震穩(wěn)定性有直接影響。熱膨脹系數(shù)大,材料的熱脹冷縮體積變化大,內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大,容易導(dǎo)致材料破裂。因此,熱膨脹系數(shù)大的材料,體積穩(wěn)定性不好,熱震穩(wěn)定性差。反之,體積穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性都好。

    由于鋼組織轉(zhuǎn)變的同時伴隨十分明顯的體積效應(yīng),用膨脹法分析鋼的加熱、等溫、連續(xù)冷卻和回火過程中的轉(zhuǎn)變非常有效。鋼組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積效應(yīng)要引起材料膨脹、收縮,并疊加在加熱或冷卻過程中單純因溫度改變引起的膨脹和收縮上。顯然在組織轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi),由于附加的膨脹效應(yīng),導(dǎo)致膨脹曲線偏離一般規(guī)律,致使在組織轉(zhuǎn)變開始和終了時,曲線出現(xiàn)拐折,拐折點即對應(yīng)轉(zhuǎn)變的開始及終了溫度。

    由膨脹曲線正確確定組織轉(zhuǎn)變臨界點有兩種方法。種方法取膨脹曲線上偏離單純熱膨脹規(guī)律的開始點,即切離點為拐折點。該法從理論上講是正確的,但判斷切離點時易受主觀因素影響,為減少目測誤差,須用膨脹儀測量,得到細(xì)而清晰的膨脹曲線。第二種方法是取膨脹曲線上四個極值點ab、cd所對應(yīng)的溫度分別作為Aa、AbAcAd點,顯然如此確定的溫度與實際轉(zhuǎn)變溫度間存在一定的誤差,僅適于作對比分析。

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