材料热膨胀系数影响因素概述.pdf

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1、26工具技术材料热膨胀系数影响因素概述!苗恩铭合肥工业大学摘要：简述了材料热物性研究的发展历程和材料热膨胀系数对现代工业生产实践的意义。对材料热膨胀系数的定义进行了详细论述，并重点分析了材料热膨胀系数的各种影响因素和国内外热变形计算的差别和原因，对生产实践具有较好的指导作用。关键词：热膨胀系数，误差，热变形ApplicabilityAnalysisandExtensionChoiceofUsingThermalExpansionCharacterParameterMiaoEnmingAbstract：ThedeveIopingproc

2、essofthermophysicaIpropertiesofmateriaIandthepracticemeaningofcoefficientofthermaIexpansiononmodernindustryisintroduced.ItsconceptisparticuIarIydiscussedandtheaIIkindsofinfIuencefactorsonthecoeffi-cientareespeciaIIyanaIyzed.ThisstudyresuItcanbeusedtoguidetheproductivepr

3、actice.Keywords：coefficientofthermaIexpansion，error，thermaIdeformation中材料热变形规律的基础。1引言由于热变形是材料热物性在具体零件具体条件热过程是物质世界普遍存在的一种物理工程，下的宏观反映，研究热变形在实际工程中引起的误差早已受到国内外众多高校、研究机构的重视［4~6］，温度的变化在生产中随处可见，人们对材料热变形规律的认识也在不断发展。早在18世纪，科学工作其重点内容包括减小机械设备工作时的温度影响或者对材料热变形规律及材料的热属性就开始了系统对机器工作中产生

4、的温度分布规律的研究。掌握了的研究：荷兰的天文学家PetrusVonMusschenbrock温度分布规律，就可按通常的热膨胀计算公式和热在1730年研究了钟摆杆的热变形对钟摆周期的影弹性力学知识对机械设备变形规律进行计算。但在响，并从铁、钢、铜、锡和铅中选了热膨胀系数最小的计算热变形时却常常因采用了不同的热膨胀特征参材料———铁用于制作钟摆杆等；1753年富兰克林数而使得计算精度受到限制，因此研究平均热膨胀（FrankIin）提出了不同物质具有不同的接受和发散系数和瞬时热膨胀系数带来的热变形计算精度差别热量能力的概念；1787年，福

5、代斯（Fordgce）进行了以及热膨胀系数的影响因素很有必要。生铁和纸板导热性能的对比试验；1789年，英根（In-［7］2热膨胀系数定义gen）和豪斯（Hausz）首次建成了测量固体导热系数的稳态比较法实验装置。随着科学技术的发展，特别我国《金属材料热膨胀特性参数的测定》（中华是20世纪50年代空间技术的推动、70年代能源危人民共和国国家标准，GB4339—1999）定义了三种热机的出现，逐渐形成了一门以研究和测试物质宏观膨胀系数。热物理属性、探索宏观热物性与物质微观结构之间（1）线性热膨胀关系的崭新学科分支———热物性学［1~3，

6、8］。材料的线性热膨胀是与温度变化相应的试样单位长度热物性就是材料的热物理性能，即材料在热变化过变化，以!!"!0表示（!!是测得的长度变化，!0是基程中的物理特征。材料热物性通常包括热膨胀系准温度#0下的试样长度）。热膨胀常以百分率或百万分之几（10-6）表示。基准温度一般以20C为准。数、密度、热扩散率或导温系数、比热容、热发射率、热吸收率、粘度等项特性。材料热物性是对特定热（2）平均线膨胀系数过程进行基础研究、分析计算和过程设计的关键参平均线膨胀系数是在温度#1和#2区间与温度数，是材料最基本的性能之一，也是掌握和调控生产变化1

7、C相应的试样长度相对变化的均值，平均线膨胀系数以"m表示：!国家自然科学基金资助项目（项目编号：50075023）"m=（!2-!1）［"!（0#2-#1）］=（!!"!0）"!（##1<#2）（1）合肥工业大学校基金资助项目收稿日期：2004年10月式中!2———温度#2下的试样长度（mm）2005年第39卷N527!l———温度"l下的试样长度（mm）由表l、表2可知，同一材料在不同国家甚至同!"———"2和"l间的温度差（C）一国的不同行业，进行材料热物性试验所用试样所（3）热膨胀率（亦称微分热膨胀系数）含化学成份都可能不一致。

8、我们知道，化学成份对在温度"下，与温度变化lC相应的线性热膨材料热物性影响较大，这使得手册所公布的材料热胀值，以"表示（"一般以l0-6/C-l为单位）：物性属性数据必然存在一定的差异。ttl!2-!l3.2不同试样加工