材料临界温度及连续冷却曲线测试分析仪操作说明

、概述

材料相变分析仪采用膨胀法是用于测定金属材料、陶瓷、耐火材料以及其它固体材料，特别是刚玉、耐火材料、精铸用型壳及型芯材料的热膨胀系数，临界温度以及相变分析。为工厂、科研院校检测金属材料、陶瓷、釉料及无机材料制品的性能及科研教学提供*的测试手段。

二、技术参数

1、高炉温：1000℃，冷却曲线高温度1000℃

2、升温速度：高100℃/min（室温1000℃），降温速率：在通液氧环境条件下：从1000℃降100℃，平均30℃/S，（从700℃降100℃，平均50℃/S）；在常温冷却气体环境下：从1000℃降100℃，平均20℃/S（与气体压力有关）

3、电源电压：220V±10﹪，50HZ

4、大功耗≤6KW ，加热方式：远红外加热方式

5、膨胀值测量范围及误差：0--5㎜±0.1%

6、膨胀值指示方式：数字显示

7、膨胀值测量分辨率：1um

三、仪器的组成及简单原理

仪器由传感器装置、电阻炉、小车、基座、电器控制箱五部份组成。电炉升温后炉膛内的试样发生膨胀，顶在试样端部的测试杆产生与之等量的膨胀量（如果不计系统的热变形量的话），这膨胀量由电感位移传感器及仪表测量出来，并由仪表显示（也可直接由千分表指示出来）。为消除系统热变形量对测试结果的影响，在计算中需加上相应的补偿值才是试样的真实膨胀值。

1、位移传感装置中的测试杆端顶着试样，端连着位移传感器的铁芯。试样的另端顶在固定的试样架档板上。因而试样在此端的自由度被限制了，所以试样的膨胀将引起位移传感器的铁芯相应的位移。测试杆在导支套中移动。

2、采用红外镀钛灯管反射的管式炉。为保证炉管密封材料不致烧损，水冷端盖中通有冷却水。

3、试样装在试样管中固定不动，进出炉膛靠移动炉膛来实现。这样避免了试样受到振动，炉膛装在小车上，小车在基座导轨上移动。

4、电气部分：电气控制原理见附图，电炉采用红外镀钛灯管反射炉。炉温测定采用相应热电偶及温控仪。

四、使用与操作

仪器出厂时，各部分已作好调整。使用时只需要按下列程序操作：

1、将基座安放水平，调整电炉的位置，使炉膛与试样管相对运动自如，要防止它们相互发生擦、碰现象。调整、移动电阻炉时定要缓慢，以防损坏炉膛和试样管。调好后将止动螺钉紧固好，将电炉固定在小车上。再调整定位脚在导轨上的位置，使小车靠住定位脚时，电炉端面导支套端面距离约为30㎜，然后固紧定位脚。这样就能保证测试时试样处于炉膛均温区之中。

2、导支套之间须注入适量的机油（用粘度尽量小的润滑油，以尽可能减少磨擦阻力）。注入测试杆端部两小孔，使测试杆具有良好的随动性。

3、当测试杆和试样接触后，膨胀值显示可能不指示“零”位，此时可调节微调旋钮，使仪表指示在“零”位。

4、检查各部分的连线，确认各仪表性能正常。

5、电控箱：

（1）按电气接线图接好电源、电炉和电偶等连接线。

（2）升温控制可仔细阅读配套AI708说明书，利用该控温仪可手动、自动升温，如要求速度较慢，可将输出功率限在30左右，可减少程序升温的超差，如速度跟踪不上，可适当增大输出功率。

（3）随着炉温的升高，将试样膨胀变形值，通过电感位移传感器将其变化数值在仪表上指示，或直接在千分表上指示。量程在出厂前已调好，用户般不要调整。

（4）仪器使用完毕，将各开关拨原位，以免下次开机时造成误动作而损坏仪器。

6、膨胀系数计算方法：

试样升温达到测试温度后，根据记录结果，按下式计算出试样加热t℃时的线膨胀百分率和平均线膨胀系数：

△L_t－K_t

线膨胀百分率计算公式：δ=———————×100﹪

L

△L_t－K_t

平均线膨胀系数计算公式：α=——————

L（t－to）

两公式中：L为试样室温时的长度（㎜）；

△L_t为试样加热t℃时测得的线变量值（mm）（仪表示值），△L_t数值正负表示试样的膨胀与负膨胀（收缩）；

K_t为测试系统t℃时补偿值（mm）；

t为试样加热量温度（℃）；

t₀为试样加热前的室温（℃）。

仪器的补偿值K_t需要用户自己预先测定和计算。求补偿值K_t方法是：1000℃以下用石英标样；1000℃以上用高纯刚玉标样作试样，进行升温测试，仪表中数值包含了标样、试样管及测试杆的综合膨胀值。而补偿值K_t应只是试样管及测试杆在相应温度下的综合膨胀值，所以应将标样在相应温度下的膨胀值，从膨胀量中扣除后，剩下的膨胀量即为仪器在相应温度下的补偿K_t。而标样的膨胀系数为已知的话，则K_t可用下列公式求出。即已知α_标、L_t标、L_标、t、t₀则：

K_t=△L_t标-α_标×L_标×（t-t₀）

石英标样的膨胀系数取样平均值0.55×10^-6/℃；刚玉标样的膨胀系数可在附录表中查到。

例如：求1400℃时仪器补偿值K₁₄₀₀，用刚玉标样作试样进行升温测试，升温前量得标样长度L_标=50.1mm，室温t₀=20℃升温1400℃时,记录△L_1400标=0.11㎜，在表中查的1400℃时刚玉标样的平均线膨胀系数α_标=8.623×10^-6/℃将上述数值代入公式中

K₁₄₀₀=△L_1400标-α_标×L_标（1400－20）

=0.11-8.623×10^-6×50.1×（1400－20）=－0.408（㎜）

五、调整与校正

1、膨胀值数字显示方式的调整与校正

①零点：膨胀值采用智能数字式仪表进行显示，应将AI501显示仪表按其说明调整好所需参数和量程。开启仪表电源，并接好各线，所显示不在“0”位，可通过调零旋钮使其回到零点。

②量程校正：

2、升温过程参数调整：

出厂时已对升温过程各参数进行调整，并已锁定。用户若要改变，可以参阅AI810P仪表调校方法说明书。智能仪表相当于程序给定器，调节参数可任意进行，用户在使用中可以定期对参数进行标定。

六、试样规范及制备

1、试样尺寸

圆柱体Φ（6～10）×50（mm）方形体（6～10）×（6～10）×50（mm）

2、试样制备

①型壳材料试样：用模具压制蜡模，按型壳工艺涂挂试样，脱蜡后在350～400℃烧烤保温小时，去除残余模料，随炉冷却。试样如果需要进行焙烧，可免去烘烤。

②陶芯材料试样：用模具压制陶芯，按陶芯制工艺烧制试样（300℃保温2小时，500℃保温1小时，900℃保温1小时，后升温1150℃保温2小时，然后随炉冷却。）

③用户可根据自己的工艺要求制作试样。

七、安装、保养

1、仪器应安装在稳定的基础上，周围无震动源，机械主机的工作台高度应低于800㎜。

2、仪器使用过程中，须用氩气瓶、冷却水，因而要考虑装置的摆放和连接。用户订购的测温在1000℃以下的仪器及仪器不需要氩气保护。

3、试验完毕后，应及时清洁仪器。

八、产品成套览表

九、高纯刚玉标样线膨胀系数