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材料热膨胀系数汇总.

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各种材料热膨胀系数

各种材料热膨胀系数

各种材料热膨胀系数
热膨胀系数是指物体在温度变化时所发生的线膨胀或体膨胀的程度。

不同的材料具有不同的热膨胀系数，以下将介绍一些常见材料的热膨胀系数。

1.金属材料：
金属一般具有较高的热膨胀系数，常用的金属材料的热膨胀系数如下：-铝：23×10^-6/℃
-铜：17×10^-6/℃
-铁：12×10^-6/℃
-钢：12×10^-6/℃
2.塑料材料：
相较于金属材料，塑料材料的热膨胀系数较低，常用塑料的热膨胀系
数如下：
-聚乙烯（PE）：60×10^-6/℃
-聚氯乙烯（PVC）：60~80×10^-6/℃
-聚苯乙烯（PS）：70~90×10^-6/℃
3.陶瓷材料：
陶瓷材料的热膨胀系数因其成分和结构的不同而有所区别，以下是一
些常见陶瓷材料的热膨胀系数：
-瓷砖：5~9×10^-6/℃
-玻璃：8~12×10^-6/℃
4.混凝土材料：
混凝土材料的热膨胀系数与其中的骨料类型、水灰比等因素有关，一般范围为8~18×10^-6/℃。

5.石材材料：
-大理石：10×10^-6/℃
-花岗岩：8~12×10^-6/℃
6.环氧树脂：
环氧树脂是一种聚合物材料，其热膨胀系数较低，约为40~80×10^-6/℃。

需要注意的是，以上数值仅为常见材料的热膨胀系数范围，实际数值可能会因材料的具体成分和制备工艺等因素而有所不同。

在实际工程中，需要根据具体要求和应用场景选择合适的材料，以保证工程的稳定性和可靠性。

一般材料的热膨胀系数

一般材料的热膨胀系数

一般材料的热膨胀系数热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion，简称CTE）是一种衡量材料在温度变化下长度变化的物理性质，通常用于工程和材料科学中的热应力分析和设计。

热膨胀系数的定义是材料在单位温度变化下的长度变化与原始长度的比值。

它通常由单位温度变化对应的线性热膨胀的长度变化与起始长度的比值表示。

热膨胀系数可以是正值、负值或零值，这取决于材料的热性质。

正值表示材料在加热时会膨胀，负值表示在加热时会收缩，零值表示材料在温度变化时不发生体积变化。

不同材料的热膨胀系数存在很大差异。

以下是一些常见材料的热膨胀系数范围：1.金属材料：-铝：23.1×10^(-6)/°C-铜：16.5×10^(-6)/°C-钢铁：10.8-13.0×10^(-6)/°C-钠：71×10^(-6)/°C2.陶瓷材料：-石英：0.55×10^(-6)/°C-石墨：8.1×10^(-6)/°C-球墨铸铁：10.4×10^(-6)/°C-高纯度氧化铝陶瓷：7-10×10^(-6)/°C3.聚合物材料：-聚乙烯：100-200×10^(-6)/°C-聚丙烯：100-200×10^(-6)/°C-聚氯乙烯：70-190×10^(-6)/°C-聚四氟乙烯（PTFE）：120-200×10^(-6)/°C需要注意的是，材料的热膨胀系数不仅与材料的种类有关，还与温度的变化范围和使用条件有关。

热膨胀系数通常以线性近似表示，即在一定温度范围内认为热膨胀系数是恒定的。

在实际工程中，需要注意考虑温度变化对材料性能和结构稳定性的影响。

热膨胀系数的知识在工程设计和材料选择中非常重要。

常用金属材料的热膨胀系数详细列表

常用金属材料的热膨胀系数详细列表
6。2
—
1。1
-
铁素体不锈钢Ferritic Stainless Steelsc
6
5.8
1.1
1
Gray Irons (cast)c
6
—
1.1
-
Beryllium Carbided
5.8
-
1
—
Low Expansion Nickel Alloysc
5.5
1。5
1
0.3
Beryllia＆Thoriae
—
马氏体不锈钢Martensitic Stainless Steelsc
6。5
5。5
1。2
1
渗氮钢Nitriding Steelsd
6。5
-
1。2
—
钯Palladiumc
6.5
-
1.2
—
铍Berylliumb
6。4
-
1.1
—
Chromium Carbide Cermetc
6.3
5。8
1。1
1
钍Thoriumb
10.4
6.4
1。9
1.1
锡青铜Tin Bronzes (cast)c
10.3
10
1。8
1.8
奥氏体不锈钢Austenitic Stainless Steelsc
10.2
9
1。8
1。6
磷硅青铜Phosphor Silicon Bronzesc
10.2
9.6
1。8
1.7
铜Coppersc
9.8
-
1.8
4.6
—
0。8
-
Boron Nitrided

(完整版)各种材料热膨胀系数

(完整版)各种材料热膨胀系数
-4.1
食盐
40
不锈钢
14.4-16.0
苯
1.23
铍
12.3
碳纤维(HM 35 in L?ngsrichtung)
-0.5
钛
10.8
氯仿(三氯甲烷)
1.28
水泥
6 – 14
康铜
15.2
铋
14
果酸
1.07
铅
29.3
Kovar
~ 5
钨
4.5
乙醚
1.62
铜
17.5
铜
16.5
锌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
36
乙酸乙酯
1.38
镉
41
镁
26
锡
26.7
甘油(Propantriol)
0.49
铬
6.2
锰
23
金
14.2
甲醇
1.1
钻石
1.3
砖
5
花岗岩
3
Mineral?l(Hydraulik?l)
0.7
冰, 0 °C
51
黄铜
18.4
石墨
2
石蜡
0.76
铁
12.2
钼
5.2
灰铸铁
9
煤油/柴油
0.96/0.69
锗
6
新银
18
玻璃 (Quarzglas)
0.5
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
α in 10-6/K 20 °C
物质
γ in 10-3/K 20 °C
铝
23.2
木头, Eiche
8
银
19.5
酒精(乙醇)

常见材料的热膨胀系数

常见材料的热膨胀系数

常见材料的热膨胀系数热膨胀系数是描述物质在温度变化下长度、面积或体积变化的量度。

不同的物质具有不同的热膨胀系数，下面是常见材料的热膨胀系数介绍。

1.金属材料：（1）铝：铝的线膨胀系数为23.2×10^-6/℃。

（2）铜：铜的线膨胀系数为16.8×10^-6/℃。

（3）铁：铁的线膨胀系数为11.7×10^-6/℃。

（4）不锈钢：不锈钢的线膨胀系数约为17-19×10^-6/℃。

（5）钢铁：钢铁的线膨胀系数为12-14×10^-6/℃。

2.玻璃材料：（1）玻璃：玻璃的线膨胀系数约为7-9×10^-6/℃。

（2）硅玻璃：硅玻璃的线膨胀系数约为0.3-0.9×10^-6/℃。

3.陶瓷材料：（1）瓷器：瓷器的线膨胀系数约为5-7×10^-6/℃。

（2）瓷砖：瓷砖的线膨胀系数约为5-9×10^-6/℃。

4.塑料材料：（1）聚乙烯（PE）：聚乙烯的线膨胀系数约为90-200×10^-6/℃。

（2）聚丙烯（PP）：聚丙烯的线膨胀系数约为70-140×10^-6/℃。

（3）聚氯乙烯（PVC）：聚氯乙烯的线膨胀系数约为55-85×10^-6/℃。

5.合金材料：（1）铝合金：铝合金的线膨胀系数在10-25×10^-6/℃之间，具体数值取决于合金中的元素组成和含量。

（2）镍合金：镍合金的线膨胀系数在13-16×10^-6/℃之间，具体取决于合金成分。

（3）钛合金：钛合金的线膨胀系数在7-9×10^-6/℃之间，具体取决于合金成分。

需要注意的是，以上给出的数值都是近似值，不同的材料在不同的温度范围内的热膨胀系数可能会有所不同。

此外，热膨胀系数也与材料的结构、晶格和制备工艺等因素有关。

在实际的工程设计和应用中，我们需要根据具体材料的热膨胀系数进行考虑，以避免由于温度变化引起的尺寸变化对结构或设备的影响。

各种材料热膨胀系数

各种材料热膨胀系数
钨
4.5
乙醚
１.62
铜
１7.5
铜
１6.５
锌
3６
乙酸乙酯
１.３８
镉
41
镁
26
锡
２６.7
甘油（Pｒopantrｉol)
0．４9
铬
6.2
锰
23
金
1４．2
甲醇
1.1
钻石
1．3
砖
5
花岗岩
３
Miｎeral?ｌ(Hyｄrａulik?l)
0.7
冰, ０ °Ｃ
51
黄铜
1８．４
石墨
2
石蜡
０.76
铁
12.2
钼
5.2
灰铸铁
实际应用中,有两种主要的热膨胀系数,分別是:
线性热膨胀系数： a=1/Ｌ*△L/△T
体积热膨胀系数： γ=1/V0＊(аV/аt)p
大多数情况之下,此系数为正值。也就是说温度升高体积扩大。但是也有例外，当水在0到4摄氏度之间,会出现反膨胀。而一些陶瓷材料在温度升高情况下,几乎不发生几何特性变化,其热膨胀系数接近0。
不变钢
1.7-２.0
锡
２
丙酮
1.4３
锑
10.５
铱
6.5
钢
13
汽油
1．06
芳纶
-4．1
食盐
40
不锈钢
14．４-16.0
苯
1．２3
铍
12．3
碳纤维（ＨM 3５ iｎ L?ngｓｒｉchtuｎg)
-0．５
钛
10.8
氯仿(三氯甲烷)
1.28
水泥
6 – １４
康铜
15.2

材料热膨胀系数汇总_2022年学习资料

材料热膨胀系数汇总_2022年学习资料

实际上，无机非金属材料的体积膨胀系数α v、线-膨胀系数并不是一个常数，而是随温度稍有变化，-通常随温度升高 增大。-瞬时线膨胀系数为-无机材料的线膨胀系数一般都不大，-数量级约为10-5-10-6K。
表3.3几种无机材料的平均线膨胀系数273一1273K-Байду номын сангаас料名称-a×10-8/K-a×10-6/K-Al Oa-8.8-钠钙硅玻璃-9.0-Be0-电瓷-3.5-4.0-MgO-13.5-刚玉瓷-55.5-莫来石 5.3-硬质瓷-尖晶石-7.6-滑石瓷-7=9-Sic-4.7-镁橄榄石瓷-9-11-ZrO2-10.0红石瓷-7一8-Tic-7.4-钛酸钡瓷-B4C-4.5-董青石瓷-1.1-2.0-TiC金属陶瓷-粘土质 火砖-石英玻聘-0.5
表2-46典型实用玻瑞的热膨胀系数-序母-玻璃种类-线彤胀系数10-7/K-温度范围（℃）-高硅氧玻璃，C rning7900-7.8-200900-派动克斯玻璃，Corning7740-33-0-300-耐热玻璃 小ena1447m-50-20-100-/99-19~461-板玻璃-1373-563-579-瓶玻璃-9 -0400-酒杯玻璃-98-晶质玻璃-117-0350-f88-22494-钡火石玻璃，BS145-331 519550-23499-撳冤玻瑞，BS87-649-589610-温度计玻璃，Jena16m-80-温度 玻骋，Jena59m-56.6-0100-「91-21338-12-杜美封接玻璃，Corning0010236-464483-可伐封接玻璃，Corning7050-20~300-钨封接玻璃，Corning772 -20-300
12-MgO-10-8-冀来石-200-00600-800-1000-1200-T/t-几种无机材料的热膨 曲线

材料热膨胀系数汇总

材料热膨胀系数汇总

9.6 18 11.5 17.8 11 6.7 28 18 7.3~13.5 11.6 12.7 6.5 4.7 16.4 8 0.77~1.4 5.2 10 22.5 5 40~120 106.5 29.9 8.6 6.5 10.3 10.4 16.6 18.8 18.4 12 0.15 4.3
无填充酚醛树脂 硒 锡 锌
9 22.3 13 5.7 30 6.2 12.6 6.5 61 12
3 11.3 5.9 24 7.9 8.5 18.7 10.8 14.5 9.8 11.2 100 80.5 80 83 14.2 2.77 1.18 57.6 35.8 70 100~200 32
聚丁烯（PB） 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）
钆 钙 钢 锆 镉 铬 铬镍铁合金（inconel） 工业陶瓷 汞 钴 硅 哈氏C合金 铪 焊料铅锡，50% - 50% 花岗岩 滑石 黄铜 灰铸铁 混凝土 混凝土结构 钬 挤压成型尼龙11 挤压成型尼龙12 挤压成型尼龙6 钾 金 金刚砂（碳化硅） 金刚石 聚氨酯（PUR），刚性 聚苯-玻璃纤维增强 聚苯乙烯（PS） 聚丙烯（PP），未填充 聚丙烯-玻璃纤维增强
130 59.4 55.8 50.4 127.8 70.2 21.5 110 200 108 123.5 25 10.2 6.7 5.3 12.1
8 46 9.1 16.7 9.9 22.2 66.6 25 13.5 22 5 70 4 72 7 5.9 13
钕 炮铜 铍 铍青铜 钷 镨 铅 青铜 砂浆 砂岩 钐 烧结刚玉 砷 石膏 石灰石 石英 铈 水泥 锶 松木 塑料 缩醛树脂 铊 钛 钽 铽 锑 铜 铜镍合金 铜镍锌合金 钍 微晶玻璃 钨
聚砜（PSO） 聚氯乙烯（PVC） 聚偏氟乙烯（PVDF） 聚碳酸酯（PC） 聚碳酸酯-玻璃纤维增强

常见材料热膨胀系数解析

常见材料热膨胀系数解析

常见材料热膨胀系数解析常见材料热膨胀系数解析引言：热膨胀是物体在温度变化时展现出的一种性质，也是工程设计和材料选择中不可忽视的因素。

随着温度的升高，物体的尺寸会发生改变，这可能会对工程结构的稳定性和性能产生重要影响。

理解和掌握常见材料的热膨胀系数是非常重要的。

一、热膨胀系数的概念和定义热膨胀系数是一个描述物体在温度变化时膨胀程度的物理量，通常用符号α表示。

它定义为单位温度变化下单位长度的线膨胀或体膨胀量。

常见的热膨胀系数单位是°C⁻¹。

二、常见材料的热膨胀系数1. 金属材料：金属是一类导热性能较好的材料，它的热膨胀系数一般比较大。

铝的热膨胀系数为22.2×10⁻⁶ °C⁻¹，而钢的热膨胀系数在10×10⁻⁶ - 13×10⁻⁶ °C⁻¹之间。

在工程设计中使用金属材料时，需要考虑温度变化对构件的影响。

2. 石材和混凝土：石材和混凝土是建筑工程中常用的材料，它们的热膨胀系数比金属要小。

石材的热膨胀系数在5×10⁻⁶ - 11×10⁻⁶ °C⁻¹之间，混凝土的热膨胀系数约为10×10⁻⁶ °C⁻¹。

这种相对较小的热膨胀系数使得石材和混凝土在温度变化下变形较小，更适用于建筑结构的使用。

3. 塑料和橡胶：塑料和橡胶是热膨胀系数较大的材料。

由于它们的热膨胀系数较高，温度变化会导致较大的变形。

在使用塑料和橡胶制品的工程中，需要考虑温度变化对构件的影响，特别是在高温环境下。

4. 玻璃：玻璃的热膨胀系数比较小，一般在8×10⁻⁶ - 10×10⁻⁶ °C⁻¹之间。

这使得玻璃在温度变化下变形较小，适用于长时间稳定性要求较高的工程结构和仪器设备。

三、热膨胀系数的影响和应用1. 工程设计中的考虑：在工程设计中，材料的热膨胀系数需要考虑作为一个重要的参数。

各种材料热膨胀系数

各种材料热膨胀系数
各种材料热膨胀系数
热膨胀系数（Coefficient of thermal expansion，簡稱CTE）是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。
实际应用中，有两种主要的热膨胀系数，分別是：
线性热膨胀系数：a=1/L*△L/△T
体积热膨胀系数：γ=1/V0*(аV/аt)p
锑
10.5
芳纶
-4.1
铍
12.3
水泥
6 – 14
铅
29.3
铜
17.5
镉
41.0
铬
6.2
钻石
1.3
冰, 0 °C
51.0
铁
12.2
锗
6.0
玻璃(窗玻璃)
7.6
玻璃 (工业玻璃)
4.5
玻璃 (普通)
7.1
玻璃 (Borsilikatglas,Duran,派热克斯玻璃)
3.25
玻璃 (Quarzglas)
大多数情况之下，此系数为正值。也就是说温度升高体积扩大。但是也有例外，当水在0到4摄氏度之间，会出现反膨胀。而一些陶瓷材料在温度升高情况下，几乎不发生几何特性变化，其热膨胀系数接近0。
一些固体的线性热膨胀系数α(单位：10-6/K)
物质
α in 10-6/K 20 °C
铝
23.2
纯铝
23.0（铝的热膨胀系数高达23μm/m.℃。）
0.5
玻璃陶瓷(Zerodur)
< 0.1
金
14.2
花岗岩
3.0
石墨
2.0
灰铸铁
9.0
木头, Eiche
8.0
不变钢
1.7-2.0
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几种无机材料的热膨胀曲线

如果金属在加热或冷却的过 程中发生相变，由于不同组 成的比容差异，将引起热膨 胀的异常，这种异常的膨胀 系数为研究材料中的组织转 变提供了重要的信息。 研究金属热膨胀的另一方面 兴趣来自于仪表对材料热膨 胀性能的特殊要求。

例如，作为尺寸稳定零件的微 波设备谐振腔、精密计时器 和宇宙航行雷达天线等，都 要求在气温变动范围内具有 一定的膨胀系数的合金；电 真空技术中为了与玻璃、陶 瓷、云母、人造宝石等气密 封接要求具有很低膨胀系数 的合金；用于制造热敏性元 件的双金属却要求高膨胀合 金。 这就需要研究化学成分和组织 结构对合金膨胀系数的影响。
一个石英顶杆将膨胀引起
的位移传递到千分表上，
即可读出不同温度下的膨
胀量。
自制立式膨胀仪
自制立式膨胀仪（智能型）
卧式膨胀仪
四．示差法的测定原理（石英膨胀仪）
图43-3 示差法测定材料膨胀系数的装置 １— 测温热电偶；２—膨胀仪电炉；３—电热丝；４—电流表；５—调压器； ６—电炉铁壳；７—铜柱电炉芯；８—待测试棒；９—石英玻璃棒； １０—石英玻璃管；１１—遮热板；１２—铁制支承架；１３—千分表； １４—水瓶；１５—水银温度计熔接
当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，都要求二种材料具备相近 的膨胀系数。
如两种不同金属的焊接，玻璃仪器的焊接加工，在电真空工业
和仪器制造工业中广泛地将非金属材料（玻璃、陶瓷）与各种金属焊 接，也要求两者有相适应的热膨胀系数。
如果选择材料的膨胀系数相差比较大，焊接时由于膨胀的速度不
由于膨胀系数一般比较小，可忽略高阶无穷小。取一级近似：
β= 3α 在测量技术上，体膨胀比较难测，通常应用以上关系来 估算材料的体膨胀系数β，已足够精确。
2. 线膨胀系数（αL）：
在实际工作中一般都是测定材料的线热膨胀系数。所以对于 普通材料，通常所说膨胀系数是指线膨胀系数。
线膨胀系数是指温度升高 1℃后，物体的相对伸长。
降低材料的线膨胀系数，提高材料的热稳定性，提高材料的使用 安全性。

提高材料的强度
如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两 种材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用一中间膨胀值， 从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力， 恰当地利用这个特性，可以增加制品的强度。
三．材料热膨胀系数的检测方法
人类很早（十八世纪）就测定固体的热膨胀。当时的测定装置很 原始：水平放置约 15厘米长的试样，下面点燃几支蜡烛加热，通过齿轮 机构放大来确定试样长度的变化。 十九世纪到现在，人们创造了许多测定方法。上世纪60年代出现了 激光法，出现了用计算机控制或记录处理测定数据的测量仪器。
设试体在一个方向的长度为L 。当温度从T1上升到T2时，长
度也从L1上升到L2 ，则平均线膨胀系数
实际上，无机非金属材料的体积膨胀系数αV 、线
膨胀系数αL并不是一个常数，而是随温度稍有变化，
通常随温度升高而增大。 瞬时线膨胀系数为
无机材料的线膨胀系数一般都不大， 数量级约为10-5-10-6/K。
同，在焊接处产生应力，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会 导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。
目的意义

合理使用材料
精密仪器（小型、大型），选用膨胀系数小的材料
例：大型加工机械 水泥路面 钢铁大桥 水泥大桥 大型建筑物 … …
因此，测定材料的热膨胀系数具有重要的意义。
二．材料的热膨胀系数
材料的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨 胀。热膨胀通常用热膨胀系数表示。 1. 体积膨胀系数（αV）：
电磁感应热机械法是将顶杆的移动通过天平传递到差动变 压 器，变换成电讯号，经放大转换，从而测量出试样的伸长量。 根据试样的伸长量就可计算出线膨胀系数。 Δ L / L0 = a l Δ t 试样规格为直径3-8mm，长度10-20mm的圆棒。
立式膨胀仪是将试 样安放在一端封闭的石英 管底部，使其保持良好的 接触，试样的另一端通过
目
一．目的意义
录
二．材料的热膨胀系数 三．材料热膨胀系数的检测方法
四．示差法的测定原理
五．实验过程 六．主要影响因素讨论 七．实验数据处理
一．目的意义

热膨胀 物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。热 膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热稳定性好坏 的一个重要指标。

提高材料的热稳定性

根据原子热振动概念的热容理论，格留涅辛进行计算。在没有相变时，膨 胀系数随温度的升高连续增大。 但对铁、钴、镍等铁磁金属，在温度靠近居里温度时，膨胀系数出现明显 的反常。 其中镍和钴的膨胀系数实验值高于理论值，如图5-17所示，称为正反常， 而铁的实验值低于理论值，称为负反常。




1.
2.
相当于温度升高1时物体体积的相对增 大值。 由于总有内能存在，物质的每个粒子 都在振动。
当物质受热时，由于温度升高，每个粒子 的热能增大，导致振幅也随之增大，由（非简谐） 力相互结合的两个原子之间的距离也随之增大， 物质就发生膨胀。
物质的热膨胀是由非简谐（非线性） 振动引起的。
设试体为一立方体，边长为 L 。当温度从 T1上升到 T2 时，体积也从V1上升到V2 ，体膨胀系数
测定无机非金属材料热膨胀系数常用：千分表法、热机 械法（光学法、电磁感应法）、体积法 等。 它们的共同点都是试样在加热炉中受热膨胀，通过顶杆 将膨胀传递到检测系统。不同之处在于检测系统。
千分表法是用千分表直接测量试样的伸长量。
光学热机械法是通过顶杆的伸长量来推动光学系统内的反 射镜转动经光学放大系统而使光点在影屏上移动来测定试样的 伸长量。
相变研究是材料科学中的一项 基础研究工作，而相变临界点 的测定对于每一个新钢种（或 合金）总是不可缺少的。 以钢铁为例，由于在加热和冷 却过程中存在同素异构转变， 产生明显的体积效应，因而采 用膨胀的测量来确定变相温度 是一个很有效的方法。根据膨 胀曲线来确定钢中a r 转变 温度。 取热膨胀曲线上偏离纯热膨胀 的点a、c 对应的温度为转变点。 b、d对应的温度为转变点。 取加热与冷却曲线上的四个极 值点a’、 b’ 、d’ 、 c’对应的温 度为转变点。