GBT 4339-1984 金属材料热膨胀特性参数测量方法.pdf

中华人民共和国国家标准
金属材料热膨胀特性参数测量方法
GB4339-84
Metaliic materials-thermal
expansion-measuring method
本标准适用于借透明石英组件(注)测定自-195℃全+100℃0间金属材料的线性热膨胀。在试验
条件F,被测样品应满足刚性体条件的要求,在室温下,包括膨胀合金在内的黑色頭有色的大多数
金属样品满足这种要求。
被测样品在试验温度下,若面对膨胀仪所给予的パ力,具有可忽略的变或弾性应变速率,即由
此产生的样品长度上的变化不致影响与温度变化相应的长度变化的测晕准确度,则认为该样品满足刚
件?体的条件。
注:包括試样载体及膨胀位移传输杆。
术语、定义及符号
.1线性热膨胀
与温度变化相应的样品单位长度上的长度变化称为“线性热膨胀”,以A41/L符号表示,其中L
是观测到的长度变化,Ln是基准温度to下的样品长度〔参见附录A(补充件)中的A.1.1]。线膨胀
常以百分率或百万分之儿表示。
1.2平均线膨胀系数
在な和2温度闻的平均线膨胀系数a,t:的定义是
a:,=(L2-L1)/〔Lo(12-1))=A/(L?)
其中ム1和2分别是1和2温度下的样品长度。因此a,:是单位温度下的线件热膨张。其单位是度
分之一,即(で),也常以每度百万分之ー作单位。
1.3瞬间线膨胀系数
在温度下的瞬间线膨胀系数a-由式(2)确定
imit(L2-L1)/〔L。(な2-11)〕=dL/(Lod
的单位与a,t:相同
2测量用样品的制备
2.1样品长度在50mm至120mm之间。一般说来,若短于50m,将导致测量灵敏度降低,若长
F120m,则由于炉予的温度梯度,导致样品的轴向温差超过2℃。
2样品长度在80mm以上时,直径取5mm;长度不足80mm时,直径应为长度的十六分之一
截面过小会使受到的试验应ノ过大,以至产生蝠交或弹性应变,或两者兼有。截面的上限受石英载体
内径的限制,此时样品的混度尔难测准。
2.3与透明石英组件相接触的样品端面的形状,放能保证样品的横向稳定。推荐的祥品端面的形状
国家标准局1984-04-09发布
1985-03-01实施
GB4339-84
如图1(a)和(め所示;对于较软的材料,推荐使用图1(b)和(c)。
R
图1样品端面与石英载体接触面的形状
理想半径r*=L。/2
2.4为获得可复现的膨胀数据,应消除与热膨胀无关的,可导致长度变化的因素的影,为此对样
品进行稳定化处理常是必要的
3测量装置
3.1长度测蚩装置
3.1.1游标卡尺,用于测量样品的初始长度。其最小分度应为0.2mm。
3.1.2伸长计,用于测量长度的变化,其量度范围应不小于1mm,最小分度应能达到2.5m。并川
可估计出0.5pm的长度变化。对于长度变化的示值误差应不超过μm。为保这个测量精确度,应预
先对伸长计进行校准,并要求它的支架不受环境温度过分变化的影响。推荐使用因瓦型合金所倒件
来消除这种影响(参见图2和图3)。机械指针式的、差动变压器式的、电容式的计都可作为伸长
使用,只安它们能依要求測最出长度的变化就行〔各种类型的伸长计的一般特征见附录B(参考件)
中的B.1。
CB4339-84
6
10
13
rnto
图2管型膨胀仪
1一伸长计(指针式最计);2-零位満整定位器;3-将体量计的
柱塞榀到试验中石萸杆上的粘结剂(任选)」4ー-圆瓦合金棋15一安
装板;6一结剂:7一透明石英管:8一透明石英杆:9一双芯热电
偶管的紧固体:10一经扩展和研以取得自由滑动配合的端部:11-端部
塞子(具有研的平面,」よ部填允物相垂直):12ー样品:13一热
电偶联接
GB4339-84
25,4mP
图3杆型膨胀仪
1ー伸长计(指针式量计)2一零位调节定位器:3一因瓦合金柱4一定量
计的塞子与试验用石英杆间的粘结剂(任选〉:5~粘结剂6一安装板;7一透
明石英杆』8一用于固定杆的透明石英导向坏;9一在此固定双芯热偶保持管
10一样品11~-热电偶接点」12一透明石美基座」13一截面
3.2温度测量装置
用校准后的热电偶测量样品的温度。经校准后,铜一康铜热电偶在-190℃至350℃范内的示温
精度可分别达±0.2℃和±0,5℃」铂-铂铑(10%Rh)电偶在0℃至100℃范围内的示温精度可达
士0.5℃,它在350℃至10℃范围内特别适用,但在零下温度范围内不适用;镍铬一镍铝电偶在-190℃
至350℃范围内示温精度可达±0.5℃。以冰-水槽或等效的系统使电偶以0℃为参考点。在整个试验过
程中,应保持参考点的温度不变。与热电偶配合使用的直流电位差计或其他等效装置应有足够的灵敏
度和准确度,所用电位差计不应给温度测量带来显见的附加误差。
8.变温装置
3.3.1加热电炉应保证使样品上温度的极大值与极小值之间的差异在2℃以内。典型炉子的纵剖面
图见图4和图5。在所需要的试验温度上,控温装置应能使温度保持在±2℃以内