金属相变过程的体积膨胀，金属热膨胀系数，计算公式是怎样的？

Posted 2023-03-26

参考技术A

提起金属相变过程的体积膨胀，大家都知道，有人问金属加热膨胀的实质是什么？另外，还有人想问请教金属相变对体积的影响？你知道这是怎么回事？其实金属的热膨胀率是什么?，下面就一起来看看金属热膨胀系数，计算公式是怎样的？希望能够帮助到大家！

金属相变过程的体积膨胀

分析如下：

1、金属在℃到℃之间热膨胀系数是11-1610-6/℃,膨胀长度=金属长度温度差热膨胀系数；

金属的热膨胀率是什么?

2、钨钢在℃到℃之间热膨胀系数6-710-6/℃,膨胀长度=金属长度温度差热膨胀系数；

拓展资料

热膨胀系数影响因素

1：化学矿物组成。

热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同，结构不同的物质，膨胀系数不相同。通常情况下，结构紧密的晶体，膨胀系数较大；而类似于无定形的玻璃，往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数。[4]

2：相变。

材料发生相变时，其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时，点阵结构重排伴随着金属比容突变，导致线膨胀系数发生不连续变化。

3：合金元素对合金热膨胀有影响。

简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量，可以近似按照各相所占的体积百分比，利用混合定则粗略计算得到。

4：织构的影响。

单晶或多晶存在织构，导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异，导致热膨胀各项异性，平行晶体主轴方向热膨胀系数大，垂直方向热膨胀系数小。

5：内部裂纹及缺陷也会对热膨胀系数产生影响。

金属相变过程的体积膨胀：金属加热膨胀的实质是什么？

物价上涨和下跌表现就是物价波动

实质是货币供给的波动（货币供给增加则通货膨胀）温和的通货膨胀无危害未预期的通胀会导致债权人和债务人之间任意的财富再分配通货紧缩通常是衰退的前兆

解决方法——稳定的货币供给

实质是分子距离变大。一切物质都是由分子组成的，分子在不断地运动，当物体受热时，了能量，从而使分子的无规则运动加快，分子间距离加大．这样，原来的体积就容纳不下分子的活动了，所以就发生了膨胀，又重新到达新的平衡。

在加热条件下，金属原子间的距离增大，所以金属加热体积膨胀。

审阅专家石季英

热膨胀[1]通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。热膨胀与温度、热容、结合能以及熔点等物理性能有关。影响材料膨胀性能的主要因素为相变、材料成分与、各异性的影响。热膨胀的测量方要包括光学法、电测法和机械法。词条在最后还给出了常见液体的体膨胀系数与各种金属的线性膨胀系数。热膨胀thermalexpansion冷缩repengzhang材料物理学

物理本质影响的因素

测量方法

其他热膨胀

常见系数

各种金属系数

基本介绍

物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”[2]。通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。在相同条件下，气体膨胀最大，液体膨胀次之，固体膨胀最小。也有少数物质在一定的温度范围内，温度升高时，其体积反而减小。因为物体温度升高时，分子运动的平均动能增大，分子间的距离也增大，物体的体积随之而扩大；温度降低，物体冷却时分子的平均动能变小，使分子间距离缩短，于是物体的体积就要缩小。又由于固体、液体和气体分子运动的平均动能大小不同，因而从热膨胀的宏观现象来看亦有显著的区别。

线（体）膨胀系数：温度升高1K时，物体的长度（体积）的相对增加量。

物理本质

固体材料的热膨胀本质[3]，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。按照简谐振动理论解释：温度变化只能改变振幅的大小不能改变平衡点的位置。材料的热膨胀来自原子的非简谐振动。用非简谐振动理论解释热膨胀机理。（利用在相邻原子之间存在非简谐力时，原子间的作用力曲线和势能曲线解释。）

（1）用作用力曲线解释

质点在平衡位置两侧受力不对称，即合力曲线的斜率不等。

热膨胀物理本质

当r<r0时，曲线的斜率较大，斥力随位移增大的较快，即位移距离x，所受合力大；

当r>r0时，曲线的斜率较小，引力随位移增大的较慢，即位移x距离，所受合力小。

在这样的受力情况下，质点振动的平衡位置不在r0处，而要向右移。因此，相邻质点间的平均距离增加。

温度越高，振幅越大，质点在平衡点两侧受力不对称越显著，平衡位置向右移动越多，晶胞参数越大，膨胀越大。

（2）用势能曲线解释

横轴的平行线E1、E2…与横轴之间的距离分别代表温度T1、T2…时质点振动的总能量。

势能曲线

E1、E2…与势能曲线的两个交点（势能最大处）对应两个原子最远和最近位置，线段的中点为原子振动的中心位置。

势能曲线不是严格对称的抛物线，即势能随原子间距的减小，比随原子间距的增加而增加得迅速。

由于原子的能量随温度增加而增加，结果：原子振动的平均位置随温度升高沿AB曲线变化，温度越高，平均位置移得越远，膨胀越大。与温度热容

格律乃森定律：[4]热膨胀系数与定容比热容成正比，它们有相似温度依赖关系，在低温下随温度升高急剧增大，而到高温则趋于平缓。

与结合能熔点

熔点较高的金属具有较低的膨胀系数。线膨胀系数和熔点的关系可由经验公式表示如下：

以上就是与金属热膨胀系数，计算公式是怎样的？相关内容，是关于金属加热膨胀的实质是什么？的分享。看完金属相变过程的体积膨胀后，希望这对大家有所帮助！

材料热膨胀计算

某材料线性膨胀系数为0.000045。求一个圆环从温度20℃加热到60℃后周长为765mm。求20℃时该圆环的直径。

热膨胀计算
1 .基本公式
膨胀量=α*L*T
α:膨胀系数
L:管段总长度
T:最大温差
2.计算
膨胀量=0.012*8*45=4.32mm 自然补偿 参考技术A 1、SUS303金属在100℃ 到700℃ 之间热膨胀系数是11-16 *10-6 / ℃,膨胀长度=金属长度*温度差*热膨胀系数；
2、钨钢在100℃ 到700℃ 之间热膨胀系数6-7 *10-6 / ℃,膨胀长度=金属长度*温度差*热膨胀系
热膨胀系数影响因素
1：化学矿物组成。
热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同，结构不同的物质，膨胀系数不相同。通常情况下，结构紧密的晶体，膨胀系数较大；而类似于无定形的玻璃，往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数。 [4]
2：相变。
材料发生相变时，其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时，点阵结构重排伴随着金属比容突变，导致线膨胀系数发生不连续变化。
3：合金元素对合金热膨胀有影响。
简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量，可以近似按照各相所占的体积百分比，利用混合定则粗略计算得到。
4：织构的影响。
单晶或多晶存在织构，导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异，导致热膨胀各项异性，平行晶体主轴方向热膨胀系数大， 垂直方向热膨胀系数小。
5：内部裂纹及缺陷也会对热膨胀系数产生影响

、我帮你查到了碳钢的线膨胀系数为：在20——300°C时，线膨胀系数为：12.1~13.5×10^-8(C^-1)
2、对于钢制零件的热膨胀量计算是一个相对较复杂的过程，而且，其计算结果受制于多种因素的制约，包括材料的轧制方向，钢材是有轧制方向的，所以，其线膨胀量是存在各项异性的。
3、基于上述因素，一般在工程上基本不会在理论上去计算零件因温度的变化而产生的膨胀量，因为计算是很难与实际相符合的，基本上没有多大的指导性意义
4、由碳钢的线膨胀系数可知：在20——300°C时，材料的膨胀量是非常微小的
5、对于薄壁管状零件，其热变形，其内孔不见得是缩小，有可能是胀大的趋势
6、在机械设计中，大可不必去操心做这样的繁复计算（也计算不准），可以直接在设计时用常规的公差配合来调配即可 参考技术B (1+0.000045*(60-20))L=765
L=765/1.0018=763.6255 mm
D=L/π=243.0695 mm追问

为什么是60-40？

追答

对不起。心算60-20=40，不小心就写上去了：-（
上面已经改正。

追问

这样配合使用的话，加料带有没有影响？

追答

不太明白追问的问题

参考技术C 解：（1）由图象可知，点（0，15）和点（5，60）在函数图象上。设加热时，y与x的函数关系式设为
y=kx+b(k≠0)，则
解得
此时y=9x+15
设进行操作时y与x的函数关系式设为
(k≠0)则k=300.。此时y=
（2）对于y=，令x=15时y=20所以一共历时20分钟。