关于有关顶杆热膨胀仪的几个问题作者美国安特公司的王恒博士1.如果想达到更高的准确度,应该用非接触干涉膨胀仪。干涉膨胀仪的优点是,光学非接触、绝对测量、测量准确度高。但造价昂贵、仪器结构及操作都很复杂、温度不容易超过1000℃,对样品形状及表面要求苛刻,不适用于材料的烧结过程的研究。一般,为建立一级热膨胀标准的权威机构采用非接触干涉膨胀仪为主要手段。请注意一下,干涉计本身的测长很准,但组装在膨胀仪上后,因为与样品有关的热系统的关系,对于样品的随温度变化的真正伸长量的测量准确度会随温度升高而下降。比如在日本计量所作的双路差频干涉计和在美国西海岸的Precision Mesurement and Instrument Corp作的迈可耳逊干涉计,其本身的位移变化量可测到1nm到3nm左右,但用在热膨胀测量应用上,因热系统的各部份的热变形等原因,“零点漂移”在几百度时就达到了30至50nm,属于随机误差,不能修正的。请见国际热物理杂志Internation1 J. Thermophys. Vo1 23, No.2,2002年3月的文章“Development of a Laser Interferometric Dilatometer for Measurment of Thermal Expansion of Solid in Temperature range 300 to 1300K”d在的549页关于干涉仪的零漂的3.2节中的图4中,在300 to 1300K的温度范围内的零漂达到了50nm。这是不能修正的,必须考虑在误差分析内。因此,对于干涉法热膨胀仪来讲,伸长量的测量准确度受系统的热稳定性影响而不能达到干涉计本身的测长准确度的。商品化的干涉膨胀仪的最高温度是700℃。2.作为最传统的热膨胀仪的测量手段的顶杆法热膨胀仪的优点是,使用容易、结构简单适用各种形状的样品等。缺点是,属于接触、相对测量方法,需要用标准样品对系统定标,测长准确度低,但可达到很高温度,适用于材料的烧结过程的研究。顶杆法热膨胀仪结构特点是,用比样品长几倍的顶杆与试样接触,把试样的长度变化传递给加热炉外的与其接触的位移传感器。这样,在顶杆上存在从高温(试样)到室温(位移传感器)的温度变化,整体的热稳定性或者说“热环境”与干涉膨胀仪的情况比,就“差”了更多,温度超高越严重,这是自然引起而不可避免的。这是不能用标准样品的定标来完全消除的。这将导致位移传感器读数的波动,在有些情况下,甚至导致测量结果的突变。在文章“Examination of Thermal Expansion Uniformity of Glassy Carbon as a Candidate Standard Reference Material For Thermal Expansion Measurements”中的第94页第一段,指出对于玻璃碳材料的测量,第一次的测量结果不可靠而必须取消,在高温段和低温段的数据也要取消。即使顶杆法热膨胀仪的位移传感器本身测量准确度能达到了0.1微米以下,对试样的热膨胀量引起的真正伸长量测量准确度也很难说达到0.1微米。日本计量所曾把一个双路差频干涉计组装到一台顶杆法热膨胀仪的位移测量的头部作过实验,表明了这一点。当时的课题是考核顶杆法热膨胀仪的特性。就好比是用微伏电压表接一般的热电偶测温,尽管电压表可以读到微伏,但在毫伏读数以下对测温已没有任何意义了。3.LVDV本身的测量位移量的准确度达不到nm量级(1)目前最好螺旋测微仪的准确度是±1微米。Nech用于标定LVDT的是螺旋测微仪,所有的被定标的仪器的测量准确度不可能超过用于定标的仪器的测量准确度,所以即使用最好的螺旋测微仪定标,其热膨胀仪的LVDT也不可能得到优于1微米的准确度。离开准确度,来谈灵敏度是没有实际意义的。在日本计量所考核Netzsch的DIL402时,为了修正LVDT的读数,正是基于这个道理,用双路差频干涉计而不用螺旋测微仪。(2)LVDT的线性度用双路差频干涉计对Netzsch 的DIL402的LVDT的考察的结果表明,当位移量为105.23微米时,LVDV的读数与干涉计的读数的偏差达到0.69微米。因此,线性度实际上为0.66%之大,已排出了热效应的影响。而在NETZSCH的所有产品中,并没有对线性度进行修正的。这也说明了所谓nm量级读数的不正确性,是没有意义的。(3)在TN105中提到的其它因素,如对电压、温度、处理电路等极其敏感,易引起漂移,等等,其nm量级的读数在噪声之中。需要经常进行定标等。4.采用数字位移传感器在顶杆热膨胀仪上,比LVDV有很多的优点,请见TN105数字位移传感器的0.5微米的测长分辨率(也可以说准确度),对于顶杆热膨胀仪来讲,具有实际的意义,完全满足顶杆热膨胀仪的各种应用场合。5.对于低膨胀(如10-7/K)量级的材料在有限的温度范围内(如几十度)内的热膨胀的高精度的测量,顶杆热膨胀仪不适用,应采用非接触绝对的干涉热膨胀仪,并用阶梯等温的加热方式。我们接到过超低膨胀(如10-7/K)的材料在有限的温度范围内的高精度的测量的课题,比如说,一组10-7/K的量级的玻璃,要求分辨出不同成份、工艺下对热膨胀的影响。曾用Netzsch的DIL402和双路差频干涉膨胀仪进行了研究,同时也对DIL402的测量误差进行分析。结果表明,干涉膨胀仪能在10℃的温度间隔内,分辨到1.5X10-8/K,这里的分辨指的是在可能 的最大测量误差范围(或者说是极限误差,3σ程度)外。如果最大测量误差大于1.5X10-8/K,就不能说分辨到1.5X10-8/K。而DIL402的结果(加热范围为300℃,已得到足够的膨胀量),对于所有的材料都没有给出意义的分辨,因所测的各种材料的热膨胀率都在其测量误差范围内,即在12X10-8/K(最大误差,3σ)的误差带内。作为这一课题的附带结果再次表明,Netzsch关于达到1.25nm/digit的测长sensitivity的声称是没有实际意义的。如果有意义的话,已达到了干涉热膨胀仪的测长精度,而为什么实际的测量误差却是干涉热膨胀仪的测量误差的10倍?!有任何问题,欢迎随时交流。
关于有关顶杆热膨胀仪的几个问题作者美国安特公司的王恒博士1.如果想达到更高的准确度,应该用非接触干涉膨胀仪。干涉膨胀仪的优点是,光学非接触、绝对测量、测量准确度高。但造价昂贵、仪器结构及操作都很复杂、温度不容易超过1000℃,对样品形状及表面要求苛刻,不适用于材料的烧结过程的研究。一般,为建立一级热膨胀标准的权威机构采用非接触干涉膨胀仪为主要手段。请注意一下,干涉计本身的测长很准,但组装在膨胀仪上后,因为与样品有关的热系统的关系,对于样品的随温度变化的真正伸长量的测量准确度会随温度升高而下降。比如在日本计量所作的双路差频干涉计和在美国西海岸的Precision Mesurement and Instrument Corp作的迈可耳逊干涉计,其本身的位移变化量可测到1nm到3nm左右,但用在热膨胀测量应用上,因热系统的各部份的热变形等原因,“零点漂移”在几百度时就达到了30至50nm,属于随机误差,不能修正的。请见国际热物理杂志Internation1 J. Thermophys. Vo1 23, No.2,2002年3月的文章“Development of a Laser Interferometric Dilatometer for Measurment of Thermal Expansion of Solid in Temperature range 300 to 1300K”d在的549页关于干涉仪的零漂的3.2节中的图4中,在300 to 1300K的温度范围内的零漂达到了50nm。这是不能修正的,必须考虑在误差分析内。因此,对于干涉法热膨胀仪来讲,伸长量的测量准确度受系统的热稳定性影响而不能达到干涉计本身的测长准确度的。商品化的干涉膨胀仪的最高温度是700℃。2.作为最传统的热膨胀仪的测量手段的顶杆法热膨胀仪的优点是,使用容易、结构简单适用各种形状的样品等。缺点是,属于接触、相对测量方法,需要用标准样品对系统定标,测长准确度低,但可达到很高温度,适用于材料的烧结过程的研究。顶杆法热膨胀仪结构特点是,用比样品长几倍的顶杆与试样接触,把试样的长度变化传递给加热炉外的与其接触的位移传感器。这样,在顶杆上存在从高温(试样)到室温(位移传感器)的温度变化,整体的热稳定性或者说“热环境”与干涉膨胀仪的情况比,就“差”了更多,温度超高越严重,这是自然引起而不可避免的。这是不能用标准样品的定标来完全消除的。这将导致位移传感器读数的波动,在有些情况下,甚至导致测量结果的突变。在文章“Examination of Thermal Expansion Uniformity of Glassy Carbon as a Candidate Standard Reference Material For Thermal Expansion Measurements”中的第94页第一段,指出对于玻璃碳材料的测量,第一次的测量结果不可靠而必须取消,在高温段和低温段的数据也要取消。即使顶杆法热膨胀仪的位移传感器本身测量准确度能达到了0.1微米以下,对试样的热膨胀量引起的真正伸长量测量准确度也很难说达到0.1微米。日本计量所曾把一个双路差频干涉计组装到一台顶杆法热膨胀仪的位移测量的头部作过实验,表明了这一点。当时的课题是考核顶杆法热膨胀仪的特性。就好比是用微伏电压表接一般的热电偶测温,尽管电压表可以读到微伏,但在毫伏读数以下对测温已没有任何意义了。3.LVDV本身的测量位移量的准确度达不到nm量级(1)目前最好螺旋测微仪的准确度是±1微米。Netzsch用于标定LVDT的是螺旋测微仪,所有的被定标的仪器的测量准确度不可能超过用于定标的仪器的测量准确度,所以即使用最好的螺旋测微仪定标,其热膨胀仪的LVDT也不可能得到优于1微米的准确度。离开准确度,来谈灵敏度是没有实际意义的。在日本计量所考核Netzsch的DIL402时,为了修正LVDT的读数,正是基于这个道理,用双路差频干涉计而不用螺旋测微仪。(2)LVDT的线性度用双路差频干涉计对Netzsch 的DIL402的LVDT的考察的结果表明,当位移量为105.23微米时,LVDV的读数与干涉计的读数的偏差达到0.69微米。因此,线性度实际上为0.66%之大,已排出了热效应的影响。而在NETZSCH的所有产品中,并没有对线性度进行修正的。这也说明了所谓nm量级读数的不正确性,是没有意义的。(3)在TN105中提到的其它因素,如对电压、温度、处理电路等极其敏感,易引起漂移,等等,其nm量级的读数在噪声之中。需要经常进行定标等。4.采用数字位移传感器在顶杆热膨胀仪上,比LVDV有很多的优点,请见TN105数字位移传感器的0.5微米的测长分辨率(也可以说准确度),对于顶杆热膨胀仪来讲,具有实际的意义,完全满足顶杆热膨胀仪的各种应用场合。5.对于低膨胀(如10-7/K)量级的材料在有限的温度范围内(如几十度)内的热膨胀的高精度的测量,顶杆热膨胀仪不适用,应采用非接触绝对的干涉热膨胀仪,并用阶梯等温的加热方式。我们接到过超低膨胀(如10-7/K)的材料在有限的温度范围内的高精度的测量的课题,比如说,一组10-7/K的量级的玻璃,要求分辨出不同成份、工艺下对热膨胀的影响。曾用Netzsch的DIL402和双路差频干涉膨胀仪进行了研究,同时也对DIL402的测量误差进行分析。结果表明,干涉膨胀仪能在10℃的温度间隔内,分辨到1.5X10-8/K,这里的分辨指的是在可能 的最大测量误差范围(或者说是极限误差,3σ程度)外。如果最大测量误差大于1.5X10-8/K,就不能说分辨到1.5X10-8/K。而DIL402的结果(加热范围为300℃,已得到足够的膨胀量),对于所有的材料都没有给出意义的分辨,因所测的各种材料的热膨胀率都在其测量误差范围内,即在12X10-8/K(最大误差,3σ)的误差带内。作为这一课题的附带结果再次表明,Netzsch关于达到1.25nm/digit的测长sensitivity的声称是没有实际意义的。如果有意义的话,已达到了干涉热膨胀仪的测长精度,而为什么实际的测量误差却是干涉热膨胀仪的测量误差的10倍?!有任何问题,欢迎随时交流。
关于有关顶杆热膨胀仪的几个问题作者美国安特公司的王恒博士1.如果想达到更高的准确度,应该用非接触干涉膨胀仪。干涉膨胀仪的优点是,光学非接触、绝对测量、测量准确度高。但造价昂贵、仪器结构及操作都很复杂、温度不容易超过1000℃,对样品形状及表面要求苛刻,不适用于材料的烧结过程的研究。一般,为建立一级热膨胀标准的权威机构采用非接触干涉膨胀仪为主要手段。请注意一下,干涉计本身的测长很准,但组装在膨胀仪上后,因为与样品有关的热系统的关系,对于样品的随温度变化的真正伸长量的测量准确度会随温度升高而下降。比如在日本计量所作的双路差频干涉计和在美国西海岸的Precision Mesurement and Instrument Corp作的迈可耳逊干涉计,其本身的位移变化量可测到1nm到3nm左右,但用在热膨胀测量应用上,因热系统的各部份的热变形等原因,“零点漂移”在几百度时就达到了30至50nm,属于随机误差,不能修正的。请见国际热物理杂志Internation1 J. Thermophys. Vo1 23, No.2,2002年3月的文章“Development of a Laser Interferometric Dilatometer for Measurment of Thermal Expansion of Solid in Temperature range 300 to 1300K”d在的549页关于干涉仪的零漂的3.2节中的图4中,在300 to 1300K的温度范围内的零漂达到了50nm。这是不能修正的,必须考虑在误差分析内。因此,对于干涉法热膨胀仪来讲,伸长量的测量准确度受系统的热稳定性影响而不能达到干涉计本身的测长准确度的。商品化的干涉膨胀仪的最高温度是700℃。2.作为最传统的热膨胀仪的测量手段的顶杆法热膨胀仪的优点是,使用容易、结构简单适用各种形状的样品等。缺点是,属于接触、相对测量方法,需要用标准样品对系统定标,测长准确度低,但可达到很高温度,适用于材料的烧结过程的研究。顶杆法热膨胀仪结构特点是,用比样品长几倍的顶杆与试样接触,把试样的长度变化传递给加热炉外的与其接触的位移传感器。这样,在顶杆上存在从高温(试样)到室温(位移传感器)的温度变化,整体的热稳定性或者说“热环境”与干涉膨胀仪的情况比,就“差”了更多,温度超高越严重,这是自然引起而不可避免的。这是不能用标准样品的定标来完全消除的。这将导致位移传感器读数的波动,在有些情况下,甚至导致测量结果的突变。在文章“Examination of Thermal Expansion Uniformity of Glassy Carbon as a Candidate Standard Reference Material For Thermal Expansion Measurements”中的第94页第一段,指出对于玻璃碳材料的测量,第一次的测量结果不可靠而必须取消,在高温段和低温段的数据也要取消。即使顶杆法热膨胀仪的位移传感器本身测量准确度能达到了0.1微米以下,对试样的热膨胀量引起的真正伸长量测量准确度也很难说达到0.1微米。日本计量所曾把一个双路差频干涉计组装到一台顶杆法热膨胀仪的位移测量的头部作过实验,表明了这一点。当时的课题是考核顶杆法热膨胀仪的特性。就好比是用微伏电压表接一般的热电偶测温,尽管电压表可以读到微伏,但在毫伏读数以下对测温已没有任何意义了。3.LVDV本身的测量位移量的准确度达不到nm量级(1)目前最好螺旋测微仪的准确度是±1微米。Netzsch用于标定LVDT的是螺旋测微仪,所有的被定标的仪器的测量准确度不可能超过用于定标的仪器的测量准确度,所以即使用最好的螺旋测微仪定标,其热膨胀仪的LVDT也不可能得到优于1微米的准确度。离开准确度,来谈灵敏度是没有实际意义的。在日本计量所考核Netzsch的DIL402时,为了修正LVDT的读数,正是基于这个道理,用双路差频干涉计而不用螺旋测微仪。(2)LVDT的线性度用双路差频干涉计对Netzsch 的DIL402的LVDT的考察的结果表明,当位移量为105.23微米时,LVDV的读数与干涉计的读数的偏差达到0.69微米。因此,线性度实际上为0.66%之大,已排出了热效应的影响。而在NETZSCH的所有产品中,并没有对线性度进行修正的。这也说明了所谓nm量级读数的不正确性,是没有意义的。(3)在TN105中提到的其它因素,如对电压、温度、处理电路等极其敏感,易引起漂移,等等,其nm量级的读数在噪声之中。需要经常进行定标等。4.采用数字位移传感器在顶杆热膨胀仪上,比LVDV有很多的优点,请见TN105数字位移传感器的0.5微米的测长分辨率(也可以说准确度),对于顶杆热膨胀仪来讲,具有实际的意义,完全满足顶杆热膨胀仪的各种应用场合。5.对于低膨胀(如10-7/K)量级的材料在有限的温度范围内(如几十度)内的热膨胀的高精度的测量,顶杆热膨胀仪不适用,应采用非接触绝对的干涉热膨胀仪,并用阶梯等温的加热方式。我们接到过超低膨胀(如10-7/K)的材料在有限的温度范围内的高精度的测量的课题,比如说,一组10-7/K的量级的玻璃,要求分辨出不同成份、工艺下对热膨胀的影响。曾用Netzsch的DIL402和双路差频干涉膨胀仪进行了研究,同时也对DIL402的测量误差进行分析。结果表明,干涉膨胀仪能在10℃的温度间隔内,分辨到1.5X10-8/K,这里的分辨指的是在可能 的最大测量误差范围(或者说是极限误差,3σ程度)外。如果最大测量误差大于1.5X10-8/K,就不能说分辨到1.5X10-8/K。而DIL402的结果(加热范围为300℃,已得到足够的膨胀量),对于所有的材料都没有给出意义的分辨,因所测的各种材料的热膨胀率都在其测量误差范围内,即在12X10-8/K(最大误差,3σ)的误差带内。作为这一课题的附带结果再次表明,Netzsch关于达到1.25nm/digit的测长sensitivity的声称是没有实际意义的。如果有意义的话,已达到了干涉热膨胀仪的测长精度,而为什么实际的测量误差却是干涉热膨胀仪的测量误差的10倍?!有任何问题,欢迎随时交流。
摘要:航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性,传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量,需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对国内在大尺寸构件热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述,以了解国内目前的发展状况,给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器,由于没有大气层的保护,其环境温度变化很大,受阳面温度可高达上百摄氏度,而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此,航天器在空间环境中,由于材料的热膨胀,会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑,希望航天器的某些结构的稳定性要好,这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小,即所谓零膨胀。传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求,特别是对于以m为长度单位的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此,研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备,具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍国内在工程构件级热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 光纤位移传感器测试方法(1) 针对卫星用低膨胀纤维增强复合材料杆件,上海复合材料科技有限公司与国防科技大学合作开展相应的热膨胀系数测试系统研究,具体的测试要求为: (1)测试件是碳纤维复合材料杆件,杆件形状为圆杆或矩形杆。长度尺寸1m,圆杆直径φ10~80mm,壁厚为2mm左右。矩形杆的截面不超过100mm×100mm,壁厚2mm左右。 (2)能测量在温度范围-70~+100℃的轴向伸缩量,并测量相应温度,从而得出工程试件的热膨胀曲线。测量误差不大于±3%。 (3)试验箱能按要求的程序升温,升温程序可调,并能实时控制。对设定点的温度控制精度优于±1℃,测量精度优于0.5℃。试件周边温度的均匀性优于±2℃。 上海复合材料科技有限公司研制的这套热膨胀测试系统主要由温度控制系统、机械系统、数据采集系统、计算机控制与分析系统四大部分构成。 (1)温度控制系统:采用高低温试验箱,满足温度范围和温度控制要求。 (2)机械系统:包括测试系统的基座、测试基准、试件支架。 (3)数据采集系统:包括光纤位移传感器。 (4)计算机控制与分析系统:主要用于控制整个测试过程,实现测试数据的自动采集、分析、存储与测试结果的显示。 位移采集采用MTI2000光纤位移传感器,其特点是非接触式,最大量程2mm,分辨率为0.25um。MTI2000光纤位移传感器包含一组发射光光纤和一组接收光光纤,如图 2 1所示,发射光光纤和接受光光纤以三种不同方式排列(不规则、半圆心及同心圆形状),卤钨灯提供光源,光传输到光纤中,光纤探头发出的光照射在被测物上,被测物反射回来的光进入接受光光纤并传入到MTI-2000中。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610221657_614789_3384_3.png图 2-1 光纤分布示意图 如图 2-2所示,当光纤与被测物接触时,没有光能传输给接收光光纤,输出信号为“零”。随着探头与被测物之间距离的增加,接收光纤接收的光也增加,并且增加的光和距离之间非常敏感,与信号输出也呈很好的线性。随着距离的继续增加,接收光光纤接收到的光达到峰值,如果探头和被测物之间的距离继续增加,接收到的光将会持续减少,结果是具有第二个很灵敏且具有大量程和标准距离的测量范围。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610221657_614790_3384_3.png图 2-2 MTI2000光纤位移传感器输出信号与位移的变化关系 整个测量系统的测量基准利用低膨胀系数材料殷钢制作,测量基准包括殷钢连杆、传感器微调台和殷钢传感器夹具。测量基准至于试验箱外,因醋不受试验箱内温度变化影响,而且整个测量基准能够控制在0.5um/m℃以下。 被测件通过试件支架安装在试验箱内,试件支架包括殷钢V形架、低导率材料升降杆和剪式升降台,被测件水平置于V形架内,由V形架自动定心,从而保证被测件轴心与两个传感器侧头平行。被测件支架通过剪式升降台固定在大理石基础件上,不与试验箱体接触。 剪式升降台能够调整被测件在试验箱内高度,从而保证能够测量不同直径的被测件的热膨胀系数。在温度快速变化的情况下保证箱体和支架对称变形,同时减小支架的质量,以减小其热容,防止测量时受到支架变形影响而产生的缓慢漂移。 文献中并未报道此测试系统的结构,但根据分析可以大概此测试系统为双端面测试结构,即将两路光纤位移传感器对准被测件的两个端面,同时测量两个端面的位移,最终得到整个测试件的热膨胀长度变化。整个测试系统的结构如图2-3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610221657_614791_3384_3.png图 2-3 低膨胀纤维增强复合材料杆件热膨胀系数测试系统结构示意图 从文献报道分析这套大尺寸构件热膨胀系数测试系统技术指标和测试结果,可以得出以下初步的结论: (1)位移传感器分辨率为0.25um,那么测量准确度基本也就在1um左右,这个测量准确度基本与千分表相同,所能测试的热膨胀系数最小也就在1E-06/K左右,还无法测试-7量级甚至-8量级的零膨胀系数材料。而目前的2m长构件热膨胀系数可以达到5E-08/K水平,由此可见采用这种测试方法无法满足目前零膨胀构件的测试需求。 (2)采用光纤式位移传感器所进行的位移测量,是一种相对测试方法,实际测量精度还需要采用更高级别仪器进行计量标定才能保证热膨胀系数测量准确性。 (3)采用已知热膨胀系数的铝材Ly12CZ(淬火状态)制成的测试件进行测量精度考核,测试件直径为φ20mm,常温下长度1m,壁厚为2.5的管型材。在-50?20℃测试温度范围内,测定的平均热膨胀系数为19.9E-6/K,20~100℃测试温度范围内,测定的平均热膨胀系数为21.4E-6/K。文中得出的结论是对于这种E-06/K量级的热膨胀系数测试偏差在7%以内。由此试验证明这套大尺寸只能测试E-06/K量级的热膨胀系数。 (4)文中报道了对直径?20mm、壁厚2mm、长度为1m的碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数测试结果,测试温度范围为10~30℃。测试结果显示热膨胀长度变化量为-17.47um,线膨胀系数为-0.87E-06/K。文中仅报道了两次重复性测量,两次重复行测量重复精度为1.3%。由此可见这种碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数很大,距离所需要的零膨胀系数差距很大。 (5)从文中报道可以看出,整个测试是以殷钢基座为基准,理论上这个测量基准能够控制在0.5um/m℃以下。但考虑到伸入试验箱内光纤长度的变化,以及并未采用同侧差分测量抵消光纤长度的技术手段,很大可能会出现碳纤维复合材料圆杆实际热膨胀系数很小,但此套装置并不能准确测试,测试结果反而是此装置的系统误差,即碳纤维复合材料圆杆很小的热膨胀以及完全淹没在测试系统误差内。 (6)尽管文中报道的碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数测试结果在-0.87E-06/K左右,这表现出碳纤维复合材料圆杆生产工艺还未能实现整体圆杆的零膨胀,更表现出测试方法自身精度完全无法达到零膨胀测试需要,但这是目前国内对大尺寸管件低膨胀测试的首次尝试,尽管不成功但意义非常重大。从对1m长的圆杆测试结果可以看出,在10?30℃温度范围内,圆杆收缩了17.47um。那么如果采用取样方式进行热膨胀测试,取样尺寸如果为100mm,那么100mm小试样的受热收缩也仅仅为1.7um左右。对于这种不到2um的热膨胀,采用目前常规的热膨胀仪器都无法进行测量。文中所报道的1m长碳纤维复合材料圆杆热膨胀系数测试恰恰证明了低膨胀构件整体热膨胀系数测试的必要性,这点在超低热膨胀系数构件中显得更为突出。[color=#ff000
对于目前市场上的各种热膨胀系数测定仪,无论采用的是顶杆式、光学式、激光干涉式等测试方法,基本都为单试样结构,一次只能测试一个试样。如果按照通常5℃/分钟升降温速度进行测试,在1000℃范围内,一个工作日一般只能完成一个试样的测试,而昼夜测试最多也只能测试两个试样,这样的测试效率普遍较低。 美国ANTER公司和德国林赛斯公司都在提高热膨胀测试效率方面做出过努力,如美国Anter公司UNITHERM™ 1000 系列热膨胀仪,采用了积木式结构,即将多个单试样热膨胀仪巧妙的组合在一起形成多试样热膨胀测试系统,做多可以集成4套装置对4个试样同时进行测量,测试温度范围-150℃~1600℃。由于此系列热膨胀仪在低膨胀测试中存在较大误差,此系列产品已经停产。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703281652_01_3384_3.png 美国ANTER公司UNITHERM™ 1000 系列多试样热膨胀仪 德国林赛斯公司也出品了多试样热膨胀仪,最多一次可以进行8个试样测量,但测试温度较低,测试温度范围为-40℃~160℃。林赛斯这种一个加热腔体内放置8个试样的思路是可行的,这样可以避免每个加热炉只能加热一个试样的硬件重复性,但还是存在着每个试样测量必须采用对应的独立位移传感器的弊端。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703281652_02_3384_3.png。 德国林赛斯公司常温型多试样热膨胀仪 有次可见,目前市场上并没有测量1000℃以上的多试样热膨胀仪,即采用一个加热加热装置同时加热8个试样,并只用一个位移传感器进行所有试样的变形测量。如果有这种设备,是不是很带劲呢?抛砖引玉,供大家讨论!
GBT 3810.8陶瓷砖线性热膨胀,5的第一行,原始供校准用的标准试样。。。这个怎么具体做校准,这规范上没写。是用仪器测定标准试样的膨胀系数是否为标定的值么。提供的标准试样是圆柱的石英玻璃,说明上给的石英平均膨胀系数是0.55x10(^-6),我用仪器测了室温到100℃和500℃,得到的值都大于这个值。。。厂家说仪器自动减去了补偿值Kt,也加过石英托架的膨胀系数了。。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202162136086286_6916_5536684_3.png[/img]
国家标准里面注明热膨胀系数的单位是:/℃,而国际标准的是:/K。当然,对于工程α(平均热膨胀系数)来说,两个数值是可以直接相等的,那么对于物理α呢?可以直接相等吗?没有直接去计算,过来请教一下啦,呵呵
请教各位大侠,热膨胀仪周围的振动源,对热膨胀系数测试的结果有何影响?
各位高手请问大家.怎么用热膨胀测纤维的膨胀系数.好像很难做.请各位指点.
热机械分析仪(Thermal Mechanical Analysis)的一个重要功能是可以进行热膨胀系数测量,而专门进行热膨胀系数测量的仪器是热膨胀测试仪,这两者有什么区别呢?欢迎大家讨论,甚至可以做一些这两种仪器的对比测试,看看到底差别在什么地方,以便在实际测试中选择合适的测试方法和测试仪器。
热膨胀仪用于测量样品随温度变化而产生的膨胀;测量样品随温度或时间变化的函数关系,测得样品长度变化(Delta L)或CTE值(热膨胀系数)的膨胀信息。激光热膨胀--未来热膨胀测量技术的趋势—高精度和高分辨率。L75 激光热膨胀仪的优越性体现在精度是传统顶杆热膨胀仪的33倍。测量原理是麦克尔逊(Michelson)干涉计,因而消除了系统误差,专利保护的测量技术可以研究最新的高科技超低膨胀材料(ULE),Linseis成功地将最新的技术应用于此系列热膨胀仪和优化设计系统,使之易用性和传统的热膨胀仪一样。相变热膨胀仪--L78 RITA 是特别适合于研究和测量TTT,CHT和CCT图表。特殊的加热炉可以加热和制冷速度高于400°C/s。系统符合标准 ASTM A1033。所有的关键参数,如加热制冷速度,气体控制和安全保护都通过软件控制。专业的32-Bit 软件 Linseis TA- WIN 兼容Windows 系统,所有的常规(如TTT,CHT和CCT图表的建立)和应用要求可以通过仪器的软件包来实现。图解和ASCII格式可以输出,方便用户测量数据和图表导出。
现有客户委托对一种材料进行热膨胀系数进行测量,说是微晶玻璃,据说热膨胀系数非常小,想用这种材料做长度计量中的量块材料。用顶杆法测量后,测试数据在零附近无规则波动,甚至出现负值,顶杆法测不出随温度变化的热膨胀系数 查过资料后,发现微晶玻璃是一种低膨胀系数材料,对这种低膨胀材料需要采用激光干涉法才能进行测量,国内哪家机构有这激光干涉法热膨胀仪呢?迫切需要进行测试,温度范围25~100℃。急需。。。谢谢!!!
摘要:航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性,传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足长度1m以上大尺寸构件的超低热膨胀系数测量,多数航天器用大尺寸构件需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对美国波音公司在太空望远镜大尺寸桁架超低热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述,以了解国外技术发展状况,给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器,由于没有大气层的保护,其环境温度变化很大,受阳面温度可高达上百摄氏度,而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此,航天器在空间环境中,由于材料的热膨胀,会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑,希望航天器的某些结构的稳定性要好,这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小,即所谓零膨胀。 传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样,已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求,特别是对于以1m以上长度的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此,研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备,具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍美国波音公司在太空望远镜桁架超低热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 波音公司激光干涉法第一代热膨胀系数测试技术 早在1971年波音公司的Bond等人就开始研究一种用于监测大直径天线在空间模拟腔体内动态行为的多通道激光干涉法测试技术【1】,其中采用了可反转条纹计数技术来测量安装在试验箱体外测量装置与安装在腔体内天线上7个光学反射镜之间的距离。 试验腔外测试仪器距离腔体内部天线的距离将近5m,干涉仪采用了Twyman-Green干涉仪,其中参考光束的相位在13.5kHz频率处进行调节以便对每个通道进行可反转条纹计数,每根条纹计数对应的距离变化增量为7.9nm(0.125倍激光波长),整个光学系统结构如图 2-1所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615105_3384_3.png图 2-1 多通道激光干涉仪光学系统结构示意图 基于上述技术,波音航空公司在1974年至1975年期间针对大型空间望远镜(LST)项目中的石墨环氧测量支架进行了热膨胀系数测试考核【2】。具体测试考核包括了两方面的内容,一方面是测试管状支架和H型支架的热膨胀系数,另一方面是对管状支架热膨胀系数进行了热循环效应考核。 热膨胀系数测试试件为91.44厘米长的截面分别为圆形和H型的管材,被测试件放置在真空腔内并稳定24小时后再进行测试,图 2-2所示为测试装置的结构示意图。如图所示,被测试件悬浮在含有加热套的真空腔内,激光干涉仪的光学部件放置在真空腔外的底部位置,形成立式结构热膨胀系数测量装置,用来测量试件长度变化的聚焦光束垂直进入真空腔底部的光学窗口,整个测量装置实物如图 2-3所示,激光干涉仪测量装置实物如图 2-4所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615106_3384_3.png图 2-2 热膨胀系数测试系统结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615107_3384_3.png图 2-3 热膨胀系数测试系统整体照片http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615108_3384_3.png图 2-4 热膨胀系数测试系统激光干涉仪测量装置 每个被测试件上安装了三只测温热电偶和四个角反射镜,如图 2-5所示。激光干涉仪测量得到四个角反射镜的位移变化,由此得到热变形量和监视试件的倾斜。在被测试件的顶部安置一个参考反射镜用来抵消被测试件和干涉仪之间相对运动所带来的影响。 测试中真空腔内部气压低于1Torr以下并使真空度稳定16个小时,然后使试件温度升到37.8℃(100℉)后在冷却下来,整个加热冷却过程中,每隔2.8℃(5℉)测试一次热变形量,每隔14℃(25℉)进行一次30分钟的恒温。整个温度变化过程直到试件冷却到-73.3℃(-100℉)停止。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615109_3384_3.png图 2-5 热膨胀系数测试系统测温传感器和光学器件安装位置示意图 铺层方向为(02±50)s 的管状试件热变形量测试结果如图 2-6所示,整个过程的平均线膨胀系数为 7.2E-08/℃(4E-08/℉)。图 2-7所示为管状构件热膨胀系数测试与计算之间的比较结果,从比较结果可以看出板层方向的有效性,这种特性可以用来设计特殊性能的复合材料。 在进行管件热膨胀系数热循环考核试验中,先沿着试件长度方向上安装两只1英寸宽的电阻加热器以建立起与热真空试验相同的试件状态,在热真空试验中,电阻加热器是用来控制管件的温度,而在管件热膨胀系数热循环试验中,加热电阻器只是实现相同的结构状态,热循环试验的温度控制则是采用真空腔内的加热套来实现。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615110_3384_3.png图 2-6 试件热变形量随温度变化的测试结果http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615111_3384_3.png图 2-7 测试与设计结果的比较 在热膨胀系数热循环考核试验中,反射镜和温度传感器的安装与热膨胀系数测试时完全相同。热循环测试时也是先抽真空使得试件进行一两天的除湿,然后进行+38℃~-78℃(+100℉~-100℉)温度范围内的208次的冷热循环,大约间隔50次循环进行一次测量,在最后一次循环时,测试将电阻加热器取出后的试件热膨胀系数。热循环过程中试件的热膨胀系数随温度变化测量结果如图 2-8所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615112_3384_3.png图 2-8 热循环过程中试件热膨胀系数随温度变化的测量值[/
做高温材料线性膨胀,需要验证设备可靠性,发现厂家有多种建议,石英的或是刚玉的,但是都是给的平均线性膨胀系数。请问平均线性膨胀系数如何与温度点膨胀对应?或者说已知温度点热膨胀系数与温度的函数关系,比如y=a+bx+cx2+dx3,怎么对应到平均线性膨胀系数呢?
[color=#cc0000]摘要:本文针对低温环境,介绍了目前国内外测量混凝土热膨胀系数的标准测试方法,着重介绍低温环境下混凝土热膨胀系数测量的最新中国国家标准测试方法,对国家标准方法提出了改进建议,并介绍符合国家标准测试方法的大尺寸多样品混凝土低温热膨胀仪。 关键词:低温,混凝土,热膨胀系数,测试方法,膨胀仪[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#cc0000][b]1. 引言[/b][/color] 混凝土作为使用最广泛的建筑材料,它在室温和高温环境下的性能都得到了深入的研究。然而,在低温温度(即低于-165℃的温度)环境下混凝土的热物理性能尚未开展系统性研究。目前大多数液化天然气(LNG)储罐都采用了混凝土结构形式展,利用混凝土进行LNG主要密封的罐体设计将是未来发展的趋势,这将大大降低罐体的建造成本。因此,为了提高混凝土结构LNG储罐的安全性和长期耐久性,必须从根本上了解混凝土冷却到低温时的行为,而这些了解低温环境下混凝土的努力将集中于控制由于其部件的热膨胀系数引起的热变形和损伤增长的机制,因此准确测量低温环境下混凝土热膨胀系数是液化天然气储罐设计和建造的前提。 本文针对低温环境,将介绍目前国内外测量混凝土热膨胀系数(CTE)的标准测试方法,着重介绍低温环境下混凝土CTE测量的最新中国国家标准测试方法,对国家标准方法提出了改进建议,并介绍符合国家标准测试方法的大尺寸多样品混凝土低温热膨胀仪。[color=#cc0000][b]2. 国内外测试方法介绍[/b]2.1. 国内标准测试方法[/color] 针对低温环境下的混凝土热膨胀系数测试,我国在2015年新制订了国家标准GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”。 在GB 51081中对低温环境混凝土热膨胀系数的样品规定了应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081,试件应为边长100mm×100mm×300mm的棱柱体,每次检验应在相同条件下制作12个试件。 对低温环境下混凝土热膨胀系数测试设备GB 51081给出了下列规定: (1)低温设备应有同时容纳不少于6个试件的有效空间,应满足常温至-197℃区间各种温度的施加,应具有自动控温和给出各种降温速率的功能,恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。 (2)微变形测量装置应满足各职能过低温下的测量要求,且测量精度不得低于0.001mm。[img=,690,342]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904012229434228_5404_3384_3.png!w690x342.jpg[/img][align=center][color=#cc0000]图2-1 低温混凝土热膨胀系数测试棱柱体样品示意图[/color][/align] 在GB 51081中对低温环境混凝土热膨胀系数的具体测量方法给出了如下规定: (1)试件标准养护应达到设计龄期时取出,并应用湿布擦去表面水分后静置于室内自然环境中。应静置14天后进行时间外观检查和尺寸测量,并应将试件分成2组,每组6个试件。 (2)应标识热膨胀系数检验棱柱体试件两端面的3个测量点位置(图2-1),并应在这3个测量位置测量棱柱体试件的长度。 (3)检验低温时的低温环境混凝土热膨胀系数,第1组试件作用的温度值应为,第2组试件作用的温度值应为。 (4)测量第1组6个试件3个测量位置处的棱柱体试件长度后,应将试件全部放于低温设备内,按不高于1℃/min速率降至,然后保持温度不变,且恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。低温作用48小时后再测量试件3个测量位置处的棱柱体试件长度。 (5)测量第2组6个试件3个测量位置处的棱柱体试件长度后,应将试件全部放于低温设备内,按与第1组试件相同的降温速率降至,然后保持温度不变,且恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。低温作用48小时后再测量试件3个测量位置处的棱柱体试件长度。 综上所述,针对低温环境下混凝土热膨胀系数测试设备,国标GB 51081只给出了测量温度范围、温度波动大小、样品尺寸、测量位置点和热膨胀变形测量精度的规定,并没有测试设备更详细的内容,这使得很难具体执行国标GB 51081并有效保证测量准确性。[color=#cc0000]2.2. 国外标准测试方法[/color] 目前国际上并没有针对混凝土及其结构在低温环境下的热膨胀系数标准测试方法,对于液化天然气(LNG)储罐采用的混凝土及其结构,美国混凝土协会(ACI,American Concrete Institute)制订过相应的标准ACI 376(混凝土结构冷冻液化气体容器的设计和构造规范及说明),其中关于热膨胀系数测试所推荐的标准测试方法是改进后的CRD-C 39测试方法。 国外在以往混凝土常温下的热膨胀系数测试中,大多采用的测试方法为ASTM C531、CRD-C 39、AASHTO T336和Protocol-P63,但这些方法在所测试的温度范围基本适用于常温条件下,并不能直接推广应用到低温环境。 在ASTM C531中规定了需要在烘干条件下测量CTE,其中样品长度测量的温度范围为22.8~93.9℃,通过样品长度变化量除以温度变化量来得到CTE。而CRD-C 39中规定了将样品浸入水中48小时来达到饱和条件,然后在4.4~60℃温度范围内测量样品长度。在ASTM C531和CRD-C 39中,样品长度测量都是离线式测量方式,即将达到一定恒温时间的样品从恒温器中取出,并放置在样品长度测量的比较器上。由此可见,ASTM C531和CRD-C 39并不是连续测量热应变来得到热膨胀变化行为。 AASHTO T336和Protocol-P63测试方法也规定了在饱和条件下测试CTE,测试温度范围为10~50℃。然而各种混凝土构件,特别是液化天然气(LNG)储罐采用的混凝土及其结构的实际应用温度会非常低,因此需要拓展测试温度范围以覆盖低温范围。 因此,对于液化天然气(LNG)储罐采用的混凝土及其结构,其热膨胀系数的测试需要重点考虑两方面的因素,一是温度范围的拓展以满足低温测试要求,二是样品要保持一定的湿度然后在低温下进行热膨胀系数的测量。[b][color=#cc0000]3. GB 51081标准方法的改进建议[/color][/b] 对于低温环境下的混凝土热膨胀系数测试,我国基本上基于AASHTO T336标准制订了GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”。因此,AASHTO T336中存在的问题在低温环境下会被放大,从而严重影响测量的准确性。另外,要使得GB 51081标准方法真正能推广应用并保证CTE测试的准确性,GB 51081还需要进行重大改进,主要改进建议如下: (1)在AASHTO T336测试方法中,由于测试温度在10~50℃范围内,混凝土CTE测量装置中的辅助装置(如承台、导杆、支架等)的影响并不严重,这些辅助装置一般采用CTE较小的殷钢等材料制成就能满足要求。而按照GB 51081规定,低温环境下的最低温度要达到液氮温度(-197℃),在测试温度接近200℃这样大的温度变化范围内,CTE为1×10-6/K量级的殷钢材料的热胀冷缩影响将非常凸出。这就需要采用CTE更小的超低膨胀系数材料制作热膨胀仪的相应辅助装置,同时还需要进行热膨胀仪的基线校准来进一步降低热膨胀仪的系统误差。 (2)在AASHTO T336测试方法中,由于测试温度在10~50℃范围内,样品温度变化并不会对LVDT探测器带来明显的影响。同样,低温环境下的CTE测试,低温环境就会对安装在室温环境下的LVDT探测器产生明显影响,特别是对探测器的支撑板和固定架的温度影响从而带来探测器自身位置的改变。因此,在测试方法中要规定出LVDT探测器及其相关装置的温度变化范围,这方面的影响往往是重要的测量误差源。 (3)在GB 51081标准中缺乏校准样品相关条款,建议在GB 51081标准中增加与AASHTO T336类似的校准样品相关条款,即校准样品的CTE测定必须由第三方实验室测定,测试方法应采用ASTM E228或ASTM E289。此外,第三方实验室的CTE测定必须在与GB 51081相同的温度范围内进行,即低温要达到-197℃。[b][color=#cc0000]4. 低温环境混凝土热膨胀测定仪设计[/color][/b] 为了实现低温环境下混凝土热膨胀系数测试,上海依阳实业有限公司专门设计了一种大尺寸多样品的低温混凝土热膨胀测定仪。混凝土低温膨胀仪一种测试混凝土块体低温下线膨胀系数的测试设备,测量方式为接触方式,整体结构如图4-1所示。此低温热膨胀仪依据测试标准为国家标准GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”,测试温度范围为室温~196℃。[align=center][img=,690,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904012230310478_4454_3384_3.png!w690x397.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图4-1 低温混凝土热膨胀系数测定仪结构示意图[/align] 此混凝土低温膨胀仪具有测试试样体积大、可多样品同时测量的特点,适合大批量样品的连续测量。 混凝土低温膨胀仪由计算机进行自动控制和检测,自动进行样品温度的监控、自动进行样品变形量的监控以及自己进行测试结果计算。 按照标准方法规定每个样品需测试三个位置点处的热变形。“低温腔体”采用侧开门结构,开启侧门安装或取出样品,使得被测样品处于“低温腔体”内进行升降温。[color=#cc0000][b]5. 参考文献[/b][/color] AASHTO TP60,Standard Test Coefficient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete,In American Association of State Highway and Transportation Officials,Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing,Washington, DC, 2000. CRD-C 39-81,Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Concrete,US Corps OF ENGINEERS,1981. ASTM C531-00,Standard Test Method for Linear Shrinkage and Coefficient of Thermal Expansion of Chemical-Resistant Mortars,Grouts,Monolithic Surfacings,and Polymer Concretes,ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
想买导热仪和热膨胀仪,测纤维增强树脂基复合材料的导热系数和热膨胀系数,该买什么型号的呀?哪位高人给点意见,em09509]
有搞热膨胀材料的大虾吗,我可以帮你测试热膨胀性能。德国---热膨胀仪 DIL402C 样品支架:石英支架( 1100°C),氧化铝支架( 1700℃),石墨支架(2000℃) 测量范围:500/5000 μm 样品长度:最大 50 mm 样品直径:最大 12 mm(另有 19 mm 可选) ΔL 分辨率:0.125 nm / 1.25 nm 气氛:惰性、氧化、还原、静态、动态 气体流量计和气体阀(可选) c-DTA®(计算型 DTA):可在热膨胀测试的同时得到 DTA 曲线,并可用于温度校正。(选件) 高真空密闭,最高真空度 10-4mbar(10-2 Pa) 可与 QMS 403 C Aёolos® 联用,只需在炉子出口处使用可加热的适配器连接即可。主要特点1.DIL提供多种类型的样品支架与炉体配置。 2.提供各种配件使测试更灵活方便。 3.提供速率控制烧结软件(RCS)。 4.提供 c-DTA 功能,可通过图谱分析计算得到差热DTA曲线。
在热膨胀系数测试过程中,加热速率是一个重要试验设置参数,加热速率的设置直接影响热膨胀系数测量的准确性。一般来说,加热速率越小,热膨胀系数测量的准确性越高,但相应的整个测试过程时间就会很长。因此,在实际热膨胀系数测试过程中,针对不同被测材料样品,选择合理的加热速率则显着非常重要,从而实现既能保证测量的准确性,又能缩短整个测试过程时间。 一直以来,加热速率对热膨胀系数测试结果的影响只是一个公认的常识,很少看到有专项研究对这种影响进行系统性考核试验和报道。如Jankula等人的研究中[1],仅展示了不同加热速率会使相对热膨胀曲线之间产生偏移,如图1所示。即在较高加热速率下,温度在整个样品中的分布并不均匀,因此可以观察到相对膨胀的一些延迟。这种不同加热速率所带来的延迟效应在热分析测试中非常典型,可以在差热分析、热重分析和其他热分析技术中找到,但这种延迟性描述和表征并不直观,特别是在热膨胀系数测试中并不能直观描述加热速率的影响。[align=center] [img=,690,378]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081406107187_3969_3384_3.png!w690x378.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图1 不同升温速率下砖坯样品的相对热膨胀变化曲线:2.5℃/分钟(灰色)和10℃/分钟(黑色)[/color][/align] 为了更直接和直观的描述加热速率对热膨胀系数测量的影响,Dulucheanu等人开展了这方面的专项研究[2],具体的实验条件如下: (1)热膨胀仪:德国NETZSCH公司Expedis DIL 402-SUPREME膨胀仪; (2)样品材料:铁素体-马氏体结构双相钢; (3)样品尺寸:圆柱形样品,直径5mm,高度25mm; (4)加热温度范围:30~980℃; (5)测试温度范围:30~700℃; (6)加热速率:1、3、5、10和30℃/min; (7)试验气氛:氮气,流速100ml/min; (8)样品负载:200mN。 在加热速率为3℃/min时,得到如图2所示的相对热膨胀曲线,并由此可计算得到30~100℃、30~200℃、30~300℃、30~400℃、30~500℃、30~600℃和30~700℃的平均线膨胀系数。[align=center][color=#990000][img=,690,466]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081407341483_4829_3384_3.png!w690x466.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 膨胀曲线和线性热膨胀系数(CTE),温度范围为30~700℃,加热速率为3℃/分钟[/color][/align] 分别采用不同加热速率进行测试,得到相应的平均线膨胀系数测试结果,数值形式如表1所示,曲线形式如图3所示。[align=center][color=#990000]表1 不同加热速率下的平均线膨胀系数测试结果[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,690,139]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081408072713_661_3384_3.png!w690x139.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000][img=,690,504]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081408542587_2405_3384_3.png!w690x504.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图3 平均线性热膨胀系数(CTE)随加热速率和温度范围的变化[/color][/align] 从这个直观的系列性验证试验可以看出,由于被测样品材料的内部结构和热物理性能,加热速率会对热膨胀系数测试结果产生明显影响,加热速率这一试验参数的选择不当会造成热膨胀系数测量误差极大。因此,在实际测试过程中,要根据被测材料结构和热物理性能,选择合理的加热速率。[b][color=#990000]参考文献[/color][/b] [1] Jankula M, Š íN P, PODOBA R, et al. Typical problems in push-rod dilatometry analysis[J]. Epitoanyag-Journal of Silicate Based & Composite Materials, 2013, 65(1) [2] C. Dulucheanu, T. Severin, M. Bă eș u, The Influence of Heating Rate on the Coefficient of Linear Thermal Expansion of a 0.087% C and 0.511% Mn Steel, TEHNOMUS.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
不知道有没有可以检定DMA和热膨胀仪的地方?我们单位是个检测中心,所有的仪器都要进行计量检定,找了中国计量院,可他们只能检TGA和DSC,DMA和热膨胀仪都检不了,请教大家,有没有可以检这两台仪器的地方?谢谢了!
热膨胀测量时,同一样品第一次测试与第二次又很大差别,尤其是树脂类材料,那应该以哪次的为准呢,即是否样品都要快速升温烧一遍后测量,还是测量原始值。
有线形热膨胀系数的测定标准吗?谢谢
谁知哪里有热膨胀的测试服务 如何收费 谢谢
我司有几台德国耐驰的热膨胀仪需要校准,可以做的请与我联系13922528826
铝合金6061是含有镁和硅为主成分的通用铝合金。此材料质量轻、机械强度和焊透性良好,广泛用于交通工具领域,比如飞机、船只、汽车和自行车。热膨胀测试仪(DIL)、热机械分析仪(TMA)都是测量铝合金6061和其他金属合金热膨胀的理想工具。[color=#1f497d][/color][b]测试条件[/b]耐驰热机械分析仪,TMA 402 F1 Hyperion温度范围:-20°C ... 500°C加热与降温速率:5°C/min气氛:He,20ml/min样品长度:25.00mm样品支架:石英测量模式:膨胀[color=#1f497d][/color][b]结果讨论[img=,590,329]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/06/201806131407412759_976_163_3.jpg!w590x329.jpg[/img][/b][color=#000000]图[/color][color=#000000]1[/color][color=#000000]显示了铝合金在室温至[/color][color=#000000]500[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000]范围的热膨胀曲线。得到的平均热膨胀系数([/color][color=#000000]20[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C...100[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000])为[/color][color=#000000]22.8X10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000],非常接近文献数据[/color][color=#000000]23.0 ... 23.6X10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000]。([/color][color=#000000]20[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C ... 500[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000])范围内的平均热膨胀系数为[/color][color=#000000]27.0 X 10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000]。[/color]
请问哪里可以测热膨胀系数? 麻烦留个联系方式 谢谢
如图,请问热膨胀实验结果后面的K是温度单位开尔文吗?这个实验的公式是什么啊?[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910021737072896_6698_4012464_3.png[/img]
如何测试材料受热膨胀过程产生的力?
想问一下各位高人,用于测定纤维增强复合材料的导热系数的导热仪必须是护板法吗?热膨胀一定为线膨胀吗?推荐一下技术参数和厂家吧!本人刚接触,谢谢了
最近有个客户想向我们买个进口的热膨胀.我们不做,希望大家推荐一个.小弟对热膨胀不太了解.还望大家给我点帮助!谢谢了![em0808]
请问哪位能查到二硫化碳的热膨胀系数?我查不到,手边没有相关的书。谢谢啦!