千分表法测量试样膨胀系数的步骤与注意事项

1.适用范围

千分表法适用于测量有一定强度的棒状试样，长度约为50mm。由于试样必须承受千分表及其顶杠的压力，其直径不能过小，一般以5～8mm为宜。该法可使用的温度范围很广，可低至液氮温区，高至2500℃左右。

2.检测方法

试样的膨胀量通过一根与试样载管材质相同且膨胀系数很小的顶杆传递出来，由千分表直接检测，如图4-14所示。

千分表测出的膨胀量ΔL_M是膨胀计中几部分膨胀量的代数和，试样的膨胀量按下式计算：

ΔL=ΔL_M+ΔL_S+ΔL_N±K_T（4-18）

式中 ΔL——试样的膨胀量，单位为mm；

ΔL_M——千分表测量的示值，单位为mm；

ΔL_S——与试样等长的试样载管的膨胀量，单位为mm；

ΔL_N——支架的膨胀量，单位为mm；

K_T——不同温度下顶杆和载管膨胀量之差，单位为mm。

图4-14 千分表膨胀仪示意图(www.xing528.com)

1—加热炉 2—载管 3—支架 4—千分表 5—顶杆 6—试样

ΔL_S与ΔL_N为已知，K_T由试验校正得出。对每一台仪器而言，K_T的绝对值越小越好（表明顶杆和载管之间的温差小，炉子温度场均匀）。试样的平均线胀系数按下式计算：

式中 α_l——试样的平均线胀系数，单位为K^-1；

L₀——试样的初始长度，单位为mm；

T₀——初始温度，单位为K；

T——试样膨胀ΔL时的温度，单位为K。

这种设备的优点是结构简单，不需要其他放大机构，造价低廉，测量时不受电磁场的干扰。缺点是试样膨胀量的测量需经多种修正，因而准确度不是很高，且难以实现自动记录。

图4-15 杠杆式千分表膨胀仪示意图

1—加热炉 2—试样 3—支板 4—顶杆 5—千分表

杠杆式千分表膨胀仪与上述类型的千分表膨胀仪相比有很大的改进，其顶杆热膨胀的方向与试样热膨胀的方向垂直，如图4-15所示，顶杆的膨胀量不会叠加到试样上，千分表上的读数即为试样的膨胀量。