材料的熱膨脹系數(shù)是材料的一個(gè)非常重要的物理特性。幾乎任何工業(yè)設(shè)計(jì)都必須考慮材料的溫度特性，而膨脹系數(shù)就是溫度特性的重要方面。線性熱膨脹系數(shù)反映了固態(tài)物質(zhì)當(dāng)溫度改變1℃時(shí)，物體長度變化的程度。

圖1  不銹鋼棒

當(dāng)零件的工作溫度與制作加工溫度不同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其熱膨脹系數(shù)，比如工作在高溫環(huán)境下的機(jī)器零件，加工時(shí)一般是在常溫下，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮留出熱膨脹余量，有些零件要求工作時(shí)緊密配合，可以根據(jù)其熱膨脹系數(shù)，安裝時(shí)加以冷凍，使之縮小，安裝完畢，恢復(fù)常溫，就會(huì)得到非常巨大的緊力。鋼材圓形棒用途廣泛，測定其熱膨脹系數(shù)也是檢測其可靠性的一個(gè)重要因素。另外，材料在高溫下無法直接測量其密度，考慮材料的熱脹冷縮，利用線性熱膨脹系數(shù)來換算是一個(gè)非常方便又有效的方式。

本案例應(yīng)客戶要求，檢測不銹鋼棒的線性熱膨脹系數(shù)。

線性熱膨脹系數(shù)

實(shí)驗(yàn)概述：

在23±2℃，50±5%R.H環(huán)境，使用熱機(jī)械分析儀（耐馳TMA402F3），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E831-14 用熱機(jī)械分析法測定固體材料線性熱膨脹的試驗(yàn)方法對樣品進(jìn)行測試。

首先，將樣品制作成TMA標(biāo)準(zhǔn)試樣，長度約2-10mm，寬度和厚度不超過10mm，測試方向上的兩表面平行且光滑，調(diào)試儀器后，將樣品置于樣品臺(tái)上，移動(dòng)樣品，使得探頭在樣品正中位置，輸入樣品信息及環(huán)境條件，在N2保護(hù)氣氛中，以5℃/min的速率，從0℃升溫到600℃測量線性熱膨脹系數(shù)進(jìn)而計(jì)算樣品在高溫狀態(tài)的密度。結(jié)果如下:

備注：樣品在23℃時(shí)密度為8.232g/cm³。

圖2  樣品測試曲線

通過比較測試結(jié)果與規(guī)格值及工件的加工精度要求，可以確定此批材料滿足要求，同時(shí)可以確定加工需限定的最高溫度。

熱分析是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)的物理性能隨溫度變化的技術(shù)。在表征材料的熱性能、物理性能、機(jī)械性能以及穩(wěn)定性等方面有著廣泛地應(yīng)用，對于材料的研究開發(fā)和生產(chǎn)中的質(zhì)量控制都具有很重要的實(shí)際意義。

美信檢測作為專業(yè)的第三方檢測公司，可有效地協(xié)助生產(chǎn)商及經(jīng)銷商等客戶及時(shí)了解產(chǎn)品質(zhì)量，對其產(chǎn)品可靠性提出建議，提升產(chǎn)品良率及可靠性，提升產(chǎn)品競爭力，并且可以通過失效分析檢測查找產(chǎn)品失效的根本原因，提供產(chǎn)品及工藝改進(jìn)意見，也可為司法仲裁提供依據(jù)。致力于幫助客戶解決在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、貿(mào)易等環(huán)節(jié)遇到的各種與材料相關(guān)的工程、科學(xué)和技術(shù)問題。

*** 結(jié)束 ***

MTT（美信檢測）是一家從事材料及零部件品質(zhì)檢驗(yàn)、鑒定、認(rèn)證及失效分析服務(wù)的第三方實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)址：www.sz8668.cn，聯(lián)系電話：400-850-4050。