Дилатометрическое исследование материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Институт  физики высоких технологий

Направление  –  Химическая технология

Кафедра  технологии силикатов и наноматериалов

 

 

 

 

 

ДилатометрическОЕ исследованиЕ материалов

 

Отчет по лабораторной работе №1

по дисциплине  «Основные методы исследования в неорганической химии»

 

 

 

 

 

Выполнил   студент гр. 4ГМ21                             30.04.13       Шереметов К. В.

                                                                                          ^{Подпись                          Дата                         И. О. Фамилия}

 

Руководитель     доцент                                             30.04.13             А. А. Дитц

          ^{Должность                           Подпись                      Дата                                           И. О. Фамилия}

 

 

 

 

Томск 2013

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определение значения термического коэффициента линейного расширения (α)неизвестного материала.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

 Дилатометрия (от лат. dilato - расширяю и греч. metreo - измеряю) - раздел физики и измерительной техники, изучающий зависимость изменения размеров тела от температуры, давления, электрических и магнитных полей, ионизирующих излучений и т. д. Дилатометрические исследования основаны на определении теплового расширения тел и его различных аномалий (при фазовых переходах и др.).

Приборы, применяемые в  дилатометрии,- дилатометры - имеют  различные принципы действия. В оптико-механических дилатометрах (чувствительность ~10-6-10-7 см) изменение размеров тела приводит к повороту зеркала; линейное расширение измеряется по смещению светового зайчика, отражённого от зеркала. В ёмкостных  дилатометрах (чувствительность ~10-9 см) изменение размеров образца изменяет ёмкость электрического конденсатора, который служит датчиком. В индукционных дилатометрах (чувствительность ~10-9 см) при изменении размеров образца  изменяется взаимное расположение двух катушек индуктивности и, следовательно, их взаимная индуктивность. В интерференционных  дилатометрах (чувствительность ~10-9 см) исследуемый образец помещён  между зеркалами интерферометра; при изменении расстояния между  ними интерференционные полосы сдвигаются. В радиорезонансных дилатометрах (чувствительность ~10-12 см) датчиком служит объёмный резонатор, стенки которого изготовлены из исследуемого материала; об изменениях размера резонатора судят по изменению его резонансной  частоты. Одним из наиболее чувствительных методов дилатометрии можно считать  рентгеновский структурный анализ, позволяющий судить об изменении  размеров тела по изменению параметров кристаллической структуры.

Конструкция дилатометров обычно предусматривает возможность различных  внешних воздействий на образец. Особое внимание уделяется учёту  изменения размеров передающих звеньев  и др, узлов дилатометра. Для жидких и газообразных тел рассматривается только объёмное расширение, которое устанавливается с помощью калиброванного капилляра, сообщающихся сосудов, измерения объёма жидкости, вытекающей при нагревании из целиком заполненного жидкостью резервуара. Основной особенностью химической технологии силикатныхматериалов – стекла, керамики и цемента является необходимостьиспользования высоких температур для осуществления химических реакцийи физико-химических процессов синтеза материалов с заданнымисвойствами. Кроме того, многие силикатные и керамические изделия впроцессе эксплуатации подвергаются нагреву до достаточно высокихтемператур и поэтому необходимо иметь четкие представления о поведенииэтих изделий в процессе нагрева.

Экспериментально установлено, что прирост длины тела прямопропорционален первоначальной длине и приросту температуры. Приращение единицы длины тела при изменении температуры на 1 градусназывается термическим коэффициентом линейного расширения.

Средний ТКЛР в заданном интервале температур называется отношение длины образца к заданному интервалу изменения температуры.

 

Для определения ТКЛР силикатных материалов используются прямыеи косвенные методы с помощью соответствующих приборов,К косвенным методам измерения ТКЛР относятся рентгеновский метод,метод двойной нити и поляризационно-оптический метод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Измерения проводились на индукционном дилатометре DIL 402 PC.

Обработка экспериментальных  данных

В результате лабораторной работы полученаграфическая зависимость (приложение 1).

Для вычисления среднего значения температурного коэффициента линейного расширения в интервале температур 150-250 ºС и 200-300ºС воспользуемся формулой

 

 

Исходный размер образца ;

 

 

 

 

Вывод:

В ходе лабораторной работы определено среднее значение ТКЛР  .

, следовательно,  среднее значение ТКЛР изменяется линейно с повышением температуры.