金属线热膨胀系数测定一、实验目的1、了解千分表膨胀仪的构造和原理。2、掌握相变对金属热膨胀系数的影响。二、实验原理1、线热膨胀系数确实定当温度由 T 到 T，相应地长度由 L 变到 L 时，材料在该温区的平均热膨胀系数 1212为：- L L L———4(T T )L T L2111(1)平均线性膨胀系数，表示温度升高 1K 时物体长度的相对增大。当 AT-0 时，真线性膨胀系数彳为(2)膨胀系数的单位为 K-1。固体材料 a 不是一个常数，通常随温度升高而加大。T2、金属正常热膨胀的来源金属固体多以晶态存在，周期排列的原子都在围绕其平衡位置做简谐振动，随温度增加，振幅加大，动能随之增加。3、影响热膨胀的主要因素金属热膨胀系数主要与其化学成分、晶体构造和键强度等密切相关。① 键强度：键强度高，热膨胀系数低；金属熔点高，键强度高，热膨胀系数低。② 晶体构造：a 构造严密的晶体热膨胀系数都较大，而比较松散的非晶态的热膨胀系数都较小。如多晶石英与无定形石英。b 非等轴晶系的晶体，各晶轴方向的膨胀系数不等，如石墨等层状构造材料，层内联系严密，而层间联系较松散，使得层间膨胀系数较小，而层内膨胀系数较大。③相变的影响a 一级相变：如纯金属同素异构转变时，点阵构造重排时体积突变，伴随着金属比容突变，导致线膨胀系数发生不连续变化。b 二级相变：发生二级相变时，体积没有变化，也没有伴随热量的吸收和释放，只是热容量、热膨胀系数等物理量发生变化。如有序-无序转变时，膨胀系数在相变温区仅出现拐折。金属与合金在接近居里温度发生磁性转变，其膨胀曲线会出现明显的膨胀峰。与正常曲线相比，它具有明显的反常现象，其中 Ni 和 Co 具有正膨胀峰，Fe 具有负膨胀峰。\JT图 1 一级相变时 a 和 K 随 T 的变化图 2 二级相变时 oc 和 B 随 T 的变化图 3 有序-无序转变膨胀曲线④合金成分和组织的影响组成合金的溶质元素对合金热膨胀有明显影响：a 由简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的线膨胀系数一般介于两组元膨胀系数之间，且随溶质原子浓度的变化呈直线变化。b Mn 和 Sn 使铁的膨胀系数增大；Cr 和 V 使其减小。c 多相合金的膨胀系数仅取决于组成相性质和数量，介于各组成相膨胀系数之间；d 钢的热膨胀特性取决于组成相特性。不同组成相的比容因晶体构造不同而不同，如马氏体比容大于奥氏体。e 钢中合金元素的影响则由其形成碳化物还是铁素体所决定，铁素体使钢的...
