熱膨脹系數(shù)的應(yīng)用

熱膨脹系數(shù)是材料的一項(xiàng)重要熱學(xué)，如普通陶瓷坯和釉的膨脹系數(shù)相適應(yīng)是很重要的。當(dāng)釉的膨脹系數(shù)適當(dāng)?shù)匦∮谂鞯呐蛎浵禂?shù)時(shí)，制品的機(jī)械強(qiáng)度得到提高。釉的膨脹系數(shù)比坯小，則燒成后的制品在冷卻過程中，表面釉層的收縮比坯小，從而使釉層中存在著一個(gè)壓應(yīng)力，而均勻分布的預(yù)壓應(yīng)力，能明顯地提高脆性材料的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)認(rèn)為這一壓應(yīng)力也抑制了釉層的微裂紋產(chǎn)生及發(fā)展，因而使其強(qiáng)度提高。反之，當(dāng)釉層的膨脹系數(shù)比坯體大，則在釉層中形成張應(yīng)力，對(duì)強(qiáng)度不利，而且過大的張應(yīng)力還會(huì)使釉層龜裂。同樣，釉層的膨脹系數(shù)也不能比坯體小得太多，否則會(huì)使釉層剝落而造成缺陷。又如陶瓷材料與其他材料復(fù)合使用時(shí)，例如在電子管生產(chǎn)中，較常見的是與金屬材料相封接，為了封接得嚴(yán)密可靠，除了必須考慮陶瓷材料與焊料的結(jié)合外，還應(yīng)使陶瓷和金屬的膨脹系數(shù)盡可能接近。

    材料的熱膨脹系數(shù)對(duì)其體積穩(wěn)定性與熱震穩(wěn)定性有直接影響。熱膨脹系數(shù)大，材料的熱脹冷縮體積變化大，內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大，容易導(dǎo)致材料破裂。因此，熱膨脹系數(shù)大的材料，體積穩(wěn)定性不好，熱震穩(wěn)定性差。反之，體積穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性都好。

    由于鋼組織轉(zhuǎn)變的同時(shí)伴隨十分明顯的體積效應(yīng)，用膨脹法分析鋼的加熱、等溫、連續(xù)冷卻和回火過程中的轉(zhuǎn)變非常有效。鋼組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積效應(yīng)要引起材料膨脹、收縮，并疊加在加熱或冷卻過程中單純因溫度改變引起的膨脹和收縮上。顯然在組織轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)，由于附加的膨脹效應(yīng)，導(dǎo)致膨脹曲線偏離一般規(guī)律，致使在組織轉(zhuǎn)變開始和終了時(shí)，曲線出現(xiàn)拐折，拐折點(diǎn)即對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)變的開始及終了溫度。

    由膨脹曲線正確確定組織轉(zhuǎn)變臨界點(diǎn)有兩種方法。一種方法取膨脹曲線上偏離單純熱膨脹規(guī)律的開始點(diǎn)，即切離點(diǎn)為拐折點(diǎn)。該法從理論上講是正確的，但判斷切離點(diǎn)時(shí)易受主觀因素影響，為減少目測(cè)誤差，須用膨脹儀測(cè)量，得到細(xì)而清晰的膨脹曲線。第二種方法是取膨脹曲線上四個(gè)極值點(diǎn)a、b、c、d所對(duì)應(yīng)的溫度分別作為Aa、Ab和Ac、Ad點(diǎn)，顯然如此確定的溫度與實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度間存在一定的誤差，僅適于作對(duì)比分析。