線膨脹系數(shù)

　　物理名詞，有時也稱為線彈性系數(shù)，指溫度每變化1℃材料長度變化的百分率。
　　亦稱線脹系數(shù)。固體物質(zhì)的溫度每改變1℃時，其長度的變化和它在0℃時長度之比，叫做“線膨脹系數(shù)”。單位為1/開。符號為αl。其定義式是(見圖)
　　即有
　　lt=l0（l+al△t）。
　　由于物質(zhì)的不同，線膨脹系數(shù)亦不相同，其數(shù)值也與實際溫度和確定長度1時所選定的參考溫度有關，但由于固體的線膨脹系數(shù)變化不大，通常可以忽略，而將a當作與溫度無關的常數(shù)。
　　《機械設計手冊》上有材料的線膨脹系數(shù)可供查詢。
　　線膨脹系數(shù)是耐火材料使用時應考慮的重要性能之一。爐窯通常在常溫下砌筑，在高溫下使用時爐體膨脹。為抵消熱膨脹造成的應力，需預留膨脹縫。線膨脹系數(shù)是預留膨脹縫和砌體總尺寸結(jié)構(gòu)設計計算的關鍵參數(shù)，它與材料的抗熱震性、受熱沖擊時材料內(nèi)部熱應力的分布和大小密切相關。在復合材料和多相材料制顯造中，必須考慮其線膨脹系數(shù)的匹配和差異對結(jié)構(gòu)、性能的影響。此外，通過對材料線膨脹系數(shù)隨溫度變化曲線的測定，可以進行材料礦物分析、相變、微裂紋的愈合和擴展等的研究。
　　線膨脹系數(shù)隨溫度變化的規(guī)律類似于熱容的變化。a值在很低溫度時很小，隨溫度升高而很快增加，在德拜特征溫度以上時趨向于常數(shù)。線膨脹系數(shù)的絕對值與晶體結(jié)構(gòu)和鍵強度密切相關。鍵強度高的材料具有低的線膨脹系數(shù)。相對金屬材料，耐火材料的鍵強大，線膨脹系數(shù)小。一般氧化物的α值在(8～15)×10K范圍，二元硅酸鹽物質(zhì)的α值一般在(5．2～10)×10K碳化物的a值為(5～7)×10K金剛石為1×1010K石英玻璃則由于其結(jié)構(gòu)松弛，結(jié)構(gòu)中四面體的線膨脹能為結(jié)構(gòu)中的空隙所容納，而具有極小的a值(O．5×1010K非等軸晶體沿不同晶軸的a值不同，尤其是石墨這類層狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。石墨的層內(nèi)結(jié)合力強，層向a值很小(1×1010K)，層間結(jié)合力很弱，層間方向a值高達27×10K對于具有很強的非等軸性的晶體，某一方向上的n值可能為負數(shù)。由各向異性多晶體組成的耐火材料和由各相a值不同的多相多晶體組成的耐火材料，在燒成冷卻過程中材料內(nèi)會產(chǎn)生內(nèi)應力。當晶界處于高的應力狀態(tài)時，材料強度降低，甚至產(chǎn)生微裂紋。氣孔率對耐火材料的熱膨脹特性也有影響。當氣孔使材料內(nèi)顆粒間的結(jié)合變?nèi)鯐r，a值變小。而連續(xù)固相中的封閉小氣孔幾乎不影響a值。多相多晶和復合材料的錢膨脹系數(shù)是可以根據(jù)物相組成進行計算的。所有計算公式都以各相之間在內(nèi)應力作用下不產(chǎn)生微裂紋為前提，所以實際上是一種近似的估算，多微裂紋的耐火材料，a的實測值和計算值的偏差可以用作衡量顯微結(jié)構(gòu)中缺陷數(shù)量的一種尺度。
　　耐火材料線膨脹系數(shù)的常用測量方法是頂桿式間接法(見彩圖插頁第11頁)和望遠鏡直讀法。新的激光法測定線膨脹系數(shù)也越來越受到重視。，頂桿法是一種經(jīng)典方法，采用機械測量原理，即將試樣的一端固定在支持器的端頭上，另一端與頂桿接觸，試樣、支持器和頂桿同時加熱，試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來，并被測量。這類儀器由于試樣位置(立式或臥式)、膨脹量的測量方法(直接測量、電子或光學方法)而區(qū)分成多種型號的儀器。應用較普遍的是電感式膨脹儀。它的傳感器是差動變壓器，也稱差動變壓器熱膨脹儀。由于頂桿和支持器尺寸較長，高溫爐的加熱條件難于使溫度分布均勻一致，頂桿和支持器之間的膨脹量難以相互抵消，所以膨脹的測量值需要校正。望遠鏡直讀法是用雙筒望遠鏡直接觀察爐內(nèi)高溫下試樣395×1ang相絕；1,tj膨Ii脹值。測量溫度可高達2000C，目鏡上的測微計直接測量試樣伸長量。所用試樣較長，加熱爐要有足夠的恒溫帶。該方法的缺點是一般不易自動記錄。現(xiàn)在已發(fā)展了定時照相的自動記錄系統(tǒng)。激光法測量熱膨脹是近年發(fā)展的。它是以一激光束掃描試樣，而不斷測定試樣在加熱過程中長度的變化。由于測量精度高、計算機組成的全自動控制、記錄和多功能系統(tǒng)而受到歡迎。選擇熱膨脹測量方法時主要考慮測試范圍、待測材料的種類和特性、測量精度和靈敏度等。（摘自中國百科網(wǎng)）