平均光强测试系统

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]

金属的晶粒度是金相检验中基本检测项目之一，金属的晶粒度也是金属材料物理性能部分的能力验证项目之一，但是目前据我所了解的新一代的金相人好像对这些基本功学的不是太扎实，根据我本人近两年所做的两次晶粒度的能力验证为基础（一次为金属平均晶粒度的测定，另一次为铝合金平均晶粒度的测定），按照晶粒度检测的步骤，阐述一下个人对如何做好金属平均晶粒度能力验证的几点经验，供大家学习参考，也希望大家不吝赐教。 1. 仔细阅读《能力验证计划指导书》，严格按照指导书的要求进行测试并报送测试结果，避免因看错要求而报错结果导致不满意结果出现，一般要求报两个测试结果，一个是平均截距，另一个是晶粒度级数。要看清楚指导书中对晶粒度级数测试结果的保留位数以及平均截距测试结果的单位与保留位数的要求。一般金属平均晶粒度的测定指导书中都指明用GB/T 6394-2002的截点法进行测试。 2. GB/T 6394-2002的截点法中有直线截点法、单圆截点法和三圆截点法，推荐使用三圆截点法（仲裁检验使用的方法，最准确的方法）。能力验证的样品为一张金相图片，可使用Word等办公软件或画图软件在金相图片上画三个等距的同心圆，三圆的直径为d，2d，3d，d可用任意直径，画这三个等距同心圆的原则就是使之能穿过更多的晶粒，得到更多的截点，使测试结果更为客观，通俗点就是圆要画的尽可能大，画好圆后直接打印出来。GB/T 6394-2002中图1就推荐使用直径分别为79.58mm、53.05mm和26.53mm的圆，使得三圆总周长为500mm以方便计算，其实使用推荐的直径的前提就是必须调整金相图片的大小使这三个圆能尽可能穿过较多的晶粒。 3. 打印出来后就是数截点数，数截点数严格按照GB/T 6394-2002中5.3.3.2的要求，对图片中与晶界相切的，有明显三个晶粒汇合点应该仔细对比原金相图片进行确认，同时，金相图片中会有个别晶界没有腐蚀的很清楚的，一定要计算进去，一些细小的晶粒也不能忽略，也要计算进去。数完三个圆的截点后相加就得到三圆的总截点数P。然后用卡尺测量打印出来的图片中标尺的长度和三圆直径，用测出的长度除以标尺长度即为放大倍数M。将三圆周长相加即得到总截线的长度L。其实如果用WORD软件的话，每个圆的直径可以直接在word中设置，打印出来的都是直接尺寸，比如word中三圆的直径分别设置为4mm、8mm、12mm，打印出来用卡尺测量绝对丝毫不差，标尺的长度也可以通过在word中画一条和标尺同样长的线来测量，可以省去卡尺测量的步骤，而且在word中可以通过放大使画的线与标尺的长度无限接近，直接在word中读画线的长度，减少用卡尺测量长度的误差，提高测量精度。4. 平均截距按照GB/T 6394-2002中5.3.1.1的公式计算，平均截距=L/(M*P） 晶粒度级数，也就是平均晶粒度级别数G，按照GB/T 6394-2002中5.3.1.2的公式计算，G=6.643856*lg（M*P/L）-3.288 平均截距和晶粒度级数结果严格按照指导书中的单位要求和修约规则要求进行修约。5. 建议进行3次～5次的测量，结果报告表中的测试结果报几次测量的中间值。因为能力验证的金相图片都是长方形，我一般会将三个等距的同心圆在金相图片左边的位置、左边偏中的位置、中间位置、中间偏右的位置和右边位置五个位置都测量一次，然后取五个测量的中间值。（建议不要取平均值，取平均值的话，截点数与实际测试结果会不一致）同时，建议2～3人对同一张图片的截点数分别计算，尽量避免人为错误导致截点数与实际不符。6. 按照上述方法，晶粒度的能力验证基本不会有太大问题，一般晶粒度的稳健标准差有0.3级左右，三圆截点法的精度肯定是能够满足的，只要在操作过程中不出现错误行为。建议大家多问，多向前辈请教，有时不要自己想当然的以为是正确的，能力验证是一个很严肃的问题，代表着整个实验室的技术能力水平，当然也反映了你个人的技术能力，必须认真、严谨、科学的去对待。 下图有一张晶粒度的图片，是我一次能力验证的金相图片，标尺长度为0.2mm，初学者可以用我这张图练练手该次能力验证的结果通知单也拿出来分享一下，晶粒度级数偏差仅0.02，基本上没有误差。结果通知单在附件，建议要练手的做完再看！http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/default/em09502.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/12/201512232311_579293_2493625_3.jpg