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金属线膨胀系数的测定.doc

金属线膨胀系数的测定.doc

上传者: ma启姣 2017-10-13 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《金属线膨胀系数的测定doc》,可适用于综合领域,主题内容包含金属线膨胀系数的测定金属线膨胀系数的测量绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。这个性质在工程结构的设计中在符等。

金属线膨胀系数的测定金属线膨胀系数的测量绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。这个性质在工程结构的设计中在机械和仪器的制造中在材料的加工(如焊接)中都应考虑到。否则将影响结构的稳定性和仪表的精度。考虑失当甚至会造成工程的损毁仪器的失灵以及加工焊接中的缺陷和失败等等。【实验目的】(学习并掌握测量金属线膨胀系数的一种方法。(学会用千分表测量长度的微小增量。【实验仪器】FB型金属线膨胀系数测量仪实验装置如图、图所示:【实验原理】材料的线膨胀是材料受热膨胀时在一维方向的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。特别是研制新材料少不了要对材料线胀系数做测定。固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明在一定的温度范围内原长为的L物体受热后其伸长量与其温度的增加量近似成正比与原长亦成正比即:,LL,t(),L,,,L,,t式中的比例系数称为固体的线膨胀系数(简称线胀系数)。大量实验表明不同材料的,线胀系数不同塑料的线胀系数最大金属次之殷钢、熔融石英的线胀系数很小。殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。几种材料的线胀系数材料铜、铁、铝普通玻璃、陶瓷殷钢熔凝石英,,,,,,,,数量级,:C:C:C:C实验还发现同一材料在不同温度区域其线胀系数不一定相同。某些合金在金相组织发生变化的温度附近同时会出现线胀量的突变。另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关某些材料掺杂后线膨胀系数变化很大。因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。但是在温度变化不大的范围内线胀系数仍可认为是一常量。为测量线胀系数我们将材料做成条状或杆状。由()式可知测量出时杆长L、受热后温度从升高到时的伸长量,L和受热前后的温度升高量()则tt,t,t,t,t该材料在温度区域的线胀系数为:(t,t),L(),,L,,t其物理意义是固体材料在温度区域内温度每升高一度时材料的相对伸长t,t,量其单位为。:C,L,L测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量。我们先粗估算一下的大小若,,,温度变化金属的数量级为估算t,t,:C,:CL,mm。对于这么微小的伸长量用普通量具如钢尺或游标卡尺是测,L,,,L,,t,mm不准的。可采用千分表(分度值为)、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法mm等方法。本实验就用千分表分度值为千分表测微小的线胀量。mm【实验内容和步骤】(把样品空心铜棒、铝棒安装在测试架上。在室温下用米尺重复测量金属杆的原有长度次记录到表中求出原有长度的平均值。L~(参照图安装好实验装置连接好加热皮管打开电源开关以便从仪器面板水位显示器上观察水位情况。水箱容积大约为。ml加水步骤:先打开机箱顶部的加水口和后面的溢水管口塑料盖用漏斗从加水口往系统内加水管路中的气体将从溢水管口跑出直到系统的水位计仅有上方一个红灯亮其余都转变为绿灯时可以先关闭溢水管口塑料盖。接着可以按下强制冷却按钮让循环水泵试运行由于系统内可能存在大量气泡造成水位计显示虚假水位只有利用循环水泵试运行过程把系统内气体排出这时候水位下降仪器自动保护停机。(说明:为了保护器不损坏仪器设计了自动保护装置只有水位正常状态才能启动加热或强制冷却装加热置系统水位过低、缺水将自动停机。)因此在虚假水位显示已满的情况下可采用反复启动强制冷却按钮,利用循环水泵的间断工作把管路中的空气排除,即启动强制冷却按钮自动停机再加水的反复过程直到最终系统的水位计稳定显示水位计只剩上方一个红灯未转变为绿灯此时必须停止加水以防水从系统溢出流淌到实验桌上。接下来即可进行正常实验实验过程中发现水位下降应该适时补充。(设置好温度控制器加热温度:金属管加热温度设定值可根据金属管所需要的实际温度值设置。(将铜管(或铝管)对应的测温传感器信号输出插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接。将千分尺装在被测介质铜管(或铝管)的自由伸缩端固定位置上使千分表测试端与被测介质接触为了保证接触良好一般可使千分表初读数为左右只要把该mm数值作为初读数对待不必调零。(如认为有必要可以通过转动表面把千分尺主指针读数基本调零而副指针无调零装置。)(正常测量时按下加热按钮(高速或低速均可但低速档由于功率小一般最多只能加热到左右)观察被测金属管温度的变化直至金属管温度等于所需温度值(例如:C)。:C(测量并记录数据:当被测介质温度为时读出千分表数值L记入表中。接着在温度为:C:C,:C,:C,:C,:C,:C,:C时记录对应的千分表读数L,L,L,L,L,L,L(用逐差法求出温度每升高金属棒的平均伸长量由()式即可求出金属棒在:C()温度区间的线膨胀系数。:C:C【数据记录及处理】数据记录:注意:有效长度应等于总长度减去固定螺钉外的一小段(约左右)。mm测量次数平均值铜棒有效长度mm铝棒有效长度mm数据记录:样品温度:C测铜棒千分表读数,Lmi测铝棒千分表读数,Lmi用逐差法处理数据:(也可以用最小二乘法处理)计算、计算,,铜铝【思考题】(该实验的误差来源主要有哪些,利用千分表读数时应注意哪些问题如何消除误差,

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