范文一：金属的热膨胀系数

热膨胀系数

thermal expansion coefficient

物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的体积变化，即热膨胀系数表示

热膨胀系数α=ΔV/(V*ΔT).

式中ΔV为所给温度变化ΔT下物体体积的改变，V为物体体积

严格说来，上式只是温度变化范围不大时的微分定义式的差分近似;准确定义要求ΔV与ΔT无限微小，这也意味着，热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。

温度变化不是很大时，α就成了常量，利用它，可以把固体和液体体积膨胀表示如下:

Vt=V0(1+3αΔT)，

而对理想气体，

Vt=V0(1+0.00367ΔT);

Vt、V0分别为物体末态和初态的体积

对于可近似看做一维的物体，长度就是衡量其体积的决定因素，这时的热膨胀系数可简化定义为:单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，这就是线膨胀系数。

对于三维的具有各向异性的物质，有线膨胀系数和体膨胀系数之分。如石墨结构具有显著的各向异性，因而石墨纤维线膨胀系数也呈现出各向异性，表现为平行于层面方向的热膨胀系数远小于垂直于层面方向。

宏观热膨胀系数与各轴向膨胀系数的关系式有多个，普遍认可的有Mrozowski算式:

α=Aαc+(1-A)αa

αa,αc分别为a轴和c轴方向的热膨胀率，A被称为“结构端面”参数。

测定温度条件及单位:20?，10^-6K^-1

金属名元素符线性热膨胀系金属名元素符线性热膨胀系称 号 数 称 号 数 铍 Be 12.3 铝 Al 23.2 锑 Sb 10.5 铅 Pb 29.3

铜 Cu 17.5 镉 Cd 41.0 铬 Cr 6.2 铁 Fe 12.2 锗 Ge 6.0 金 Au 14.2 铱 Ir 6.5 镁 Mg 26.0 锰 Mn 23.0 钼 Mo 5.2 镍 Ni 13.0 铂 Pt 9.0 银 Ag 19.5 锡 Sn 2.0

范文二：金属热膨胀系数的测量

金属热膨胀系数的测量

实验目的

1) 测定金属棒的热膨胀系数。

2) 学习使用光干涉法测量微小长度量的方法

实验原理

物质内部的分子始终处于不停的运动中，分子运动的强弱不同造成绝大多数材料都表现出热胀冷缩的特性。通常使用线膨胀系数和体膨胀系数来定量表征材料的热胀冷缩特性。 线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定温度范围内，材料的长度一般随温度的升高而增加。设物体由温度t1加热至t2，长度由l1变化至l2，则：

?l=l2?l1=αll1(t2?t1)

上式表明，物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比，比例系数αt称为固体的线膨胀系数：

αl=

l2?l1 l1(t2?t1)体膨胀是材料在受热时体积的增加，即材料在三维方向上的增加。体膨胀系数定义为在压力不变的条件下，温度升高1K所引起的物体体积的相对变化，用αV表示。即

αV=

1?V V?T一般情况下，固体的体膨胀系数αV为其线膨胀系数αl的3倍。

同一材料在不同的温度区段，其线膨胀系数是不同的，但在温度变化不大的范围内，线膨胀系数近似是一个常量。因此线膨胀系数的测定是人们了解材料特性的一种重要手段，在本实验中我们测量的是金属棒在20℃～40℃范围内的线膨胀系数。实验中使用的是SGR-1型热膨胀实验装置，它是采用光干涉法来进行微小长度量的测量的。

其实验装置如图1所示。

定镜

分束器扩束器

激光器

动镜

电热炉

侧台板

SGR-1型测试仪采用迈克尔逊干涉仪法测量微小长度的变化，其光路图见图2所示。从He-Ne激光器出射的激光束经过分束器（半反镜）后分成两束，分别由两个发射镜：定镜和动镜反射回来，由于分束器的作用两束反射光在观察屏上会相遇并形成明暗相间的同心圆环状干涉条纹。 定镜M1

分束器

转向镜

He-Ne激光器 扩束器动镜M2

石英管

试件

电热炉

测温探头

石英垫 图1

图2

由于动镜通过石英管连接到了待测金属试件的顶端，当金属试件的长度发生变化时，可以带动动镜的位置上下移动，从而使得两束相干光的光程差改变，干涉条纹的级数发生变化，长度为l1的待测金属试件被金属炉加热，当温度从t1升高至t2时，试件因线膨胀，伸长到l2，同时推动迈克尔逊干涉仪的动镜，使干涉条纹发生变化，在观察屏上可以看到干涉条纹的中心有条纹“冒出”或“湮灭”，如果干涉条纹发生N个环的变化，则：

l2?l1=N

由此可测得试件的线膨胀系数： λ2

αl=l2?l1Nλ= l1(t2?t1)2l1(t2?t1)

实验仪器

SGR-1型热膨胀实验仪 游标卡尺 金属试件

SGR-1型热膨胀实验仪说明

主要技术指标

He-Ne激光器：功率约1mW，波长632.8nm

数字测温最小分度：0.1℃

试件尺寸：l＝150mm，φ＝18mm

适宜升温范围：室温～60℃

温控仪工作环境：温度 0℃～50℃，湿度 85％以下，无腐蚀性气体

试件安装方法

安装试件至电热炉时，首先拧下热膨胀仪左下侧台板上的螺丝，将电热炉与热膨胀仪分离，用专配的M4螺钉旋入试件顶端的螺纹孔内，手提M4螺钉将试件轻轻放入电热炉内。注意：试件的测温孔与炉测面的圆孔一定要对准。这时可以卸下M4螺丝，用动镜背面石英管一端的螺纹件将动镜固定在试件上。然后将电热炉重新安装到热膨胀仪上，再把测温探头从电热炉侧面的圆孔中插入并固定。

迈克尔逊光路调节方法

1. 接好激光器的线路（正负不可颠倒），首先打开电源开关，再按“激光”开关，打

开激光器电源。

2. 转动扩束器至90度位置，使激光束不经过扩束器。调节M1、M2背后的螺钉，使

观察屏上的两组光点中的两个最强的光点重合。

3. 把扩束器转回到光路中，观察成像屏上的干涉条纹，仔细微调M1、M2背后的螺

钉，使得干涉条纹清晰，环心位于视场的适中位置。如果条纹的光照不均匀，可调节扩束器上的两个螺钉。

温控仪使用方法

数显温控仪的测温探头通过铂热电阻，取得代表温度信号的阻值，经过信号处理转换后以数字形式显示当前的温度值。当按下选择开关后，在数码管上显示的是设定温度值，调节设定旋纽可改变设定的温度值。当仪器加热接近设定温度值时，会自动切断加热电路。处于加热状态时，前面板左侧的绿色发光管会发光显示，停止加热时右侧的红色发光管会发光显示。

按下“暂停”按钮，可手动停止加热，按下“加热”按钮可重新开始加热。

不使用温度自动控制时，可将设定温度调节至60℃以上。

【注意事项】

1. 在动镜与铜螺丝之间粘接的石英细管质脆易碎，不能承受较大的扭力和拉力。更

换试件前必须小心卸下动镜，换上M4的长螺钉。试件放入电热炉时也必须用长螺钉作辅助工具。

2. 非必须时，实验前不要按“加热”开关，以免为恢复加热前温度而延误实验时间。

【实验内容】

1 测量黄铜试件的在室温时的长度，使用游标卡尺测量，重复测量三次。 2 将试件放入加热炉内，记录室温。

3 加热试件至35℃，在加热过程中，干涉条纹每变化10级记录一次温度。 4 更换黄铜试件为钢试件，重复以上测量。

5 分别作两种试件的?l～t曲线，并计算试件的线膨胀系数。

范文三：金属线热膨胀系数测定

实验序号: 3 实验项目名称:金属线热膨胀系数测定 一、实验目的及要求

1. 了解千分表膨胀仪的结构和原理。

2. 测出试样在升温过程中的伸长量-温度曲线，并计算线人膨胀系数。 3. 研究金属类型、合金成分、热经历等对金属线热膨胀系数的影响情况。 4. 分析金属热膨胀系数变化的内在原因

二、实验设备(环境)及要求

1. 实验仪器:热膨胀仪、紫铜棒、铝棒、钢棒、不同成分的铜合金棒、切割机、打磨机、

游标卡尺、热处理炉、砂纸、抛光机、origin软件等。

2. 本实验所用的是千分表膨胀仪，其示意图见下图。

刚性小圆柱试样4装在石英载管5中，后者被固定在支架上。试样4的上端面垂直树立着一支用细石英棒作的顶杆2。石英顶杆的上端顶着千分表1的探头。千分表被固定在支架上，在炉子7的上端与支架之间置一冷水套6，以免支架受热变形。当炉温升高时，石英管及试样将发生膨胀，千分表随之偏转，给出试样的膨胀量、载管的膨胀量、各个温度下顶杆与载管膨胀量的差值(可经较真得出)、支架的膨胀量。但在实验中，由于支架下面加了冷却水套，石英膨胀量非常小，样品又都处于炉子的均温区，故忽略载管的膨胀量、载管与顶杆的膨胀量的差值、支架的膨胀量。所以，公式(3)中的 A(t)项也忽略，根据公式(1)计算各个温度区间的热膨胀系数。

三、实验内容与步骤

1. 试样加工，包括切割和研磨，精确测量试样的长度，使其与试样套管相等。 2. 安装试样。

3. 接好电路，把仪器调整好。

4. 设定升温速率，升温时应注意保持升温速度的均匀性，注意升温必须是单向的，即在全

部升温过程中没有降温再升温的情况。

5. 送冷水，开始升温。

6. 读数:从室温开始，每升温5?，读一次伸长量ΔL，直至规定温度。 7. 升至规定温度后，不加热，炉子由冷水冷却。当炉温降至200?时停水，停水前不能离

开。

8. 实验做完后停电降温，恢复实验装置原状。

9. 计算热膨胀系数。

10. 绘制热膨胀系数-温度曲线。

四、实验结果与数据处理

试样 温度(?) ?L a

五、分析与讨论

1、对于一种材料来说，线膨胀系数是否一定是一个常数,

一种材料在不同温度区段，其线膨胀系数是不同的，但在温度变化不大的范围内是一个常数。

2、引起线膨胀系数测量误差的主要原因是什么,

主要是?L的测量误差和计算误差。

范文四：常见金属的热膨胀系数

可以自己简单的作测量计算，方案可按GB/T 4339-2008，最简单的测试方案可以是将一段

材料在常温下测量尺寸，然后加热至一定温度，测量温度和该尺寸，然后计算即可。有一定

误差，但此方法非常实用。

常见金属的热膨胀系数: 物质 α in 10-6/K 20 ?C

铝 23.2 纯铝 23.0 锑 10.5 铍 12.3 铅 29.3 铜 17.5 镉 41.0 铬 6.2 铁 12.2 锗 6.0 金 14.2 灰铸铁 9.0

不变钢 1.7-2.0 铱 6.5 康铜 15.2 铜 16.5 镁 26.0 锰 23.0 黄铜 18.4 钼 5.2 新银 18.0 镍 13.0 铂 9.0 银 19.5 锡 2.0 钢 13.0 不锈钢 14.4-16.0

钛 10.8

铋 14.0

钨 4.5

锌 36.0

锡 26.7

另外考虑到汞是液体，25?C 的时候是60.4。

是乘以10的负6次方

范文五：金属的热膨胀系数

铜17.7X10^-6/。C

无氧铜18.6X10^-8/。C

铝23X10^-6/。C

铁12X10^-6/。C

普通碳钢、马氏体不锈钢的热膨胀系数为1.01，

奥氏体不锈钢为1.6，单位计不住了，但有个简单的说法告诉:

普通碳钢1米1度1丝，即1米的钢温度升高1?放大0.01mm，而 不锈钢为0.016mm。

钢筋和混凝土具有相近的温度线膨胀系数(钢筋的温度线膨胀系数为1.2×10^(-5)/?， t混凝土的温度线膨胀系数为1.0×10^(-5),1.5×10^(-5)/?)，

钢质材的膨胀系数为:1.2*10^-5/?

长度方向增加:100mm*1.2*10^-5*(250-20)=0.276mm

宽度方向增加:200mm*1.2*10^-5*(250-20)=0.552mm? ?=,(,,-,1)

,不锈钢线膨胀系数

材料 温度范围

20 20-100 20-200 20-300

20-400 20-600

铝(合金) 22.0-24.0 23.4-24.8 24.0-25.9

碳

钢 10.6-12.2 11.3-13 12.1-13.5 12.9-13.9 1

3.5-14.3 14.7-15

线膨胀系数不是一个固定的数值,会随着温度的升高而提高,所以在应用时只作为参考,还要根据材料成份,是否经过锻打\热处理等情况做综合考虑.

材料 线膨胀系数(x0.000001/?C)

一般铸铁 9.2-11.8

一般碳钢 10~13

铬钢 10~13

镍铬钢 13-15

铁 12-12.5

铜 18.5

青铜 17.5

黄铜 18.5

铝合金 23.8

金 14.2

热膨胀系数

thermal expansion coefficient

物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的体积变化，即热膨胀系数表示

热膨胀系数α=ΔV/(V*ΔT).

式中ΔV为所给温度变化ΔT下物体体积的改变，V为物体体积

严格说来，上式只是温度变化范围不大时的微分定义式的差分近似;准确定义要求ΔV与ΔT无限微小，这也意味着，热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。

温度变化不是很大时，α就成了常量，利用它，可以把固体和液体体积膨胀表示如下:

Vt=V0(1+3αΔT)，

而对理想气体，

Vt=V0(1+0.00367ΔT);

Vt、V0分别为物体末态和初态的体积

对于可近似看做一维的物体，长度就是衡量其体积的决定因素，这时的热膨胀系数可简化定义为:单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，这就是线膨胀系数。

对于三维的具有各向异性的物质，有线膨胀系数和体膨胀系数之分。如石墨结构具有显著的各向异性，因而石墨纤维线膨胀系数也呈现出各向异性，表现为平行于层面方向的热膨胀系数远小于垂直于层面方向。

宏观热膨胀系数与各轴向膨胀系数的关系式有多个，普遍认可的有Mrozowski算式:

α=Aαc+(1-A)αa

αa,αc分别为a轴和c轴方向的热膨胀率，A被称为“结构端面”参数。

测定温度条件及单位:20?，10^-6K^-1

金属名元素符线性热膨胀系金属名元素符线性热膨胀系称 号 数 称 号 数 铍 Be 12.3 铝 Al 23.2 锑 Sb 10.5 铅 Pb 29.3 铜 Cu 17.5 镉 Cd 41.0 铬 Cr 6.2 铁 Fe 12.2 锗 Ge 6.0 金 Au 14.2 铱 Ir 6.5 镁 Mg 26.0 锰 Mn 23.0 钼 Mo 5.2 镍 Ni 13.0 铂 Pt 9.0 银 Ag 19.5 锡 Sn 2.0

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