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《材料的热膨胀性能及其影响因素_华瑛》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、·60·上海钢研0年第期材料的热膨胀性能及其影响因素华瑛,宝钢集(团上海五钢有限公司制造管理部上海200940)、,:材料成分和摘要介绍了金属材料热膨胀特性与物理量结构之间的关系较详尽地分析了影响热膨胀系数的,。因素为研制和应用新型特殊合金提供了有效的科学依据:;;关键词金属材料热膨胀平均线膨胀系数ThealExPansionCharacteirsitcofMaetiralsandIstInnueneeFaetormr`。从iYgn..,.,,,(BaosteelGmupShanghal5elCotLdMan创aFetiur嗯ManagentDepartnlentShanhgalZ仪净扣Ci
2、hna)NOetSme:isPerintueeationreomPositiontsetureoatesansiespaeterteex-hT即ordderlfoiwhutrfmdaldPhyarmOfhmral.ansonr0erties,tnetsanzeueneetoreoeeientteeexpsionrovidevseieneeaeeongpiPPhanidialalydinlfacifOfhhtmralanPdalid记itohteinlproveiwtherseacrhdeveloPmentapliedthen洲partieularsteelalloy.Kewords:alli
3、emateirals;themralexPion;meaneoeientOflinearthemralexpansionmetansief1前言2.2热膨胀的定性解释,,热胀冷缩的现象在自然界中普遍存在它对在一定的温度下原子的振动中心能够保持。,人类的日常生活和科研生产有着广泛的影响各在一定的位置是因为它受到邻近原子的作用。,类材料的热膨胀性能差异很大在所有的工程中力吸引力和排斥力在该位置上这两种力的,—。都免不了要组合使用不同的材料这就必须要根作用达到平衡吸引力来自正离子和公有化的电,据不同材料的膨胀系数来考虑结构件之间可能产子之间相互作用的库仑力排斥力决定于运动着,。生的应力由此来确定各
4、种结构件配合时所能够的电子云重迭所造成的斥力按照格律乃森川。,,=一,了解和研究材料的热膨胀性的经验公式相邻原子的位能U盯了十b/丫允许的公差因此、、:ab为;,;mn能是工程设计材料研究和应用领域中不可缺少式中常数为原子间距和分别表示。。的课题引力和斥力的幂指数位能U依原子间距离按。,物质的热膨胀行为是原子非简谐振动的直接照上述指数规律变化对于金属材料m约等于,,,。3而nn>m正是结果热膨胀的大小反映了晶格之间结合能的大在很宽的范围内变化但总是。小通过对热膨胀的测量可以得出格律乃森参由于这种位能的不对称变化引起了物体的热膨,,。’,胀按照弗朗克尔〔〕的看法在这种双原子模型数这个参数表明了
5、原子振动的非简谐性揭示了。,,膨胀系数与其它性能的关系中假设一个原子不动另一个原子围绕平衡位置,,振动当它通过平衡位置时位能为零只具有动。,2;热膨胀的基本理论能随着原子远离平衡位置位能逐渐增大动能2.1热膨胀系数的定义逐渐减小。当原子的振幅增大时,它的最大位能Z,,,,t,tL值相应增大同时原子间的平均距离也相应增大当温度由变到长度相应地由变到,,。L::a二时材料在该温区的平均线膨胀系数为即随着温度的上升物体产生了热膨胀这就是,I,,,L:一Ll/Lt:一t;二△L△T所谓的位能谷模型这一模型定性地解释了热膨()()I/同理平均体。,。:=△I膨胀系数pWV△T在一般情况下表征胀的起因。
6、材料的热膨胀特性采用平均线膨胀系数2)(X5年第2期上海钢研,二3膨胀系数与物理皿的关系膨胀系数的测量值指出a和E之间大致成反3.1热膨胀系数与热容t的关系比关系,并可用下述经验公式来描述:。=盯(E。,,:a、,热膨胀由原子热振动引起它必然与热容有+b)式中b为常数它由金属元素的晶型结·。。:aT=vaTv联系常数C此式说明与热容C成构决定.、、。35原子价正比实验和理论推导都证明这个结论是正确热膨胀系数与原子t配位数等参。的格律乃森从晶格振动理论导出金属体膨胀系数的关系,,、、数与热容间存在关系式:p二,C/KV式中:,是热膨胀系数与原子量原子价晶格结构的密,。格律乃森常数此常数表示原子
7、非线性振动物理集系数等参数之间亦存在密切的关系热膨胀系、。。量;K是体弹性模量;V是体积;C是热容从热数和元素的原子量之间也有周期性的函数关系,,,,,、容理论可知低温C随温度T变化那么膨胀这种周期性的关系和热膨胀系数与熔点的倒数,。,系数在低温下也按T规律变化即膨胀系数和热原子体积压缩率的关系相同,。Me[’〕容随温度变化的特征基本一致gaw从物质结构的观点出发认为具有,3.2热膨胀系数与熔点的关系相同结构
