Описание кварцевого дилатометра, используемого для измерения температурного коэффициента линейного расширения

Прибор (рис. 4.4) состоит из горизонтальной трубчатой печи 1, кварцевой трубки 2 и индикаторной головки 3. Температура в печи измеряется проградуированной хромель-алюмелевой термопарой. Образец 4 помещается в кварцевую трубку. Запаянный конец труб­ки должен плотно соприкасаться с торцом образца. К образцу под­водится термопара. Другая сторона трубки - открытая, закрепляется в металлической стойке 6. С открытого конца в трубку вставляется тонкий кварцевый стержень 5 такого же диаметра, что и образец.

Другой конец стержня соединяется со стержнем индикаторной го­ловки.

Индикаторная головка укреплена на металлической стойке. Плотный контакт

стержня с образцом осуществляется при помощи давления пружины индикатора. При расширении образец давит че­рез кварцевый стержень из индикатор.

Рис. 4.4. Схема кварцевого дилатометра

На расширение образца и перемещение кварцевого стержня ука­зывает стрелка индикатора. К величине расширения образца, изме­ренного индикатором по перемещению стрелки, прибавляется по­правка на расширение кварца, которая приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Введение поправки на расширение кварца необходимо в связи с тем, что держатель образца - трубка изготавливается из кварцевого стекла и закрепляется жестко с одной стороны. Образец начальной длины при нагревании расширяется не только в сторону стержня, передающего расширение на индикатор, но и в противоположном направлении в сторону свободного конца кварцевой трубки на не­которую величину за счет расширения самой трубки, поэтому в ре­зультате измерения необходимо внести поправку на расширение кварцевого стекла.

Экспериментальная часть

1. Ознакомится с устройством дилатометра.

2. Поместить трубку с образцом бронзы в трубчатую печь.

3. Включить печь и комбинированный прибор для снятия пока­заний.

4. Провести установку индикатора на нуль.

5. Через одинаковые промежутки времени (например, через 20°С) снимать показания индикатора, пользуясь градуировочной таблицей.

6. Опытные данные занести в табл. 4.2.

Таблица 4.2

7. Рассчитать температурный коэффициент линейного расшире­ния образца для трех температурных интервалов (25-100, 25-200, 25-300°С) по формуле

где α - коэффициент линейного расширения;

n - показания индикатора;

k - цена деления индикатора;

(T₂ - T₁) - разность температур (комнатной и конечной) для выбранного интервала;

l - начальная дина образца;

α_кв - поправка на расширение кварца.

8. Построить и объяснить графическую зависимость удлинения образца от температуры.

9. Проанализировать полученные результаты для бронзы, представляющей собой сплав меди и олова, учитывая, что α_меди= 160 ·10^-7 гр^-1, α_олова= 230 ·10^-7 гр^-1.

10. Ознакомиться с кривыми расширения для неметаллических материалов, выделить характерные зоны, объяснить процессы, происходящие в материалах при нагревании.

11. По результатам работы сформулировать выводы.

Лабораторная работа №5 методы изучения пористых композиционных материалов

Цель работы: ознакомиться с различными пористыми материа­лами и технологией их изготовления. Определить водопоглощение полимерных, композиционных и стеклокерамических материалов и сделать сравнительный анализ полученных результатов.