Γνώση Θερμικής Διαστολής Πυρίμαχων Υλικών

Γνώση θερμικής διαστολής πυρίμαχων υλικών
Η θερμική διαστολή αναφέρεται στην ιδιότητα των πυρίμαχων υλικών όπου ο όγκος ή το μήκος τους αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Εκφράζεται συνήθως με όρους γραμμικού ρυθμού διαστολής και μέσου γραμμικού συντελεστή διαστολής, ή εναλλακτικά, με όρους ογκομετρικού ρυθμού διαστολής και ογκομετρικού συντελεστή διαστολής.
Ο συντελεστής θερμικής διαστολής στην πραγματικότητα δεν είναι σταθερή τιμή. ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Ο συνήθως αναφερόμενος συντελεστής θερμικής διαστολής αναφέρεται σε μια μέση τιμή εντός ενός καθορισμένου εύρους θερμοκρασίας. Κατά την εφαρμογή αυτής της έννοιας, είναι σημαντικό να προσέχετε το εφαρμοστέο εύρος θερμοκρασίας.
Οι ιδιότητες θερμικής διαστολής των υλικών σχετίζονται στενά με τη δομή και την αντοχή τους. Τα υλικά με υψηλή αντοχή δεσμού παρουσιάζουν χαμηλούς συντελεστές θερμικής διαστολής (όπως τα υλικά SiC). Για υλικά με την ίδια σύνθεση, οι συντελεστές θερμικής διαστολής τους ποικίλλουν λόγω διαφορετικών δομών. Γενικά, οι κρύσταλλοι με συμπαγείς δομές έχουν σχετικά μεγάλους συντελεστές θερμικής διαστολής, ενώ τα άμορφα γυαλιά έχουν συνήθως μικρότερους συντελεστές θερμικής διαστολής. Για οξείδια με πυκνή δομή πλήρωσης ιόντων οξυγόνου, ο συντελεστής γραμμικής διαστολής είναι γενικά μεγάλος. Σε μη-ισότροπους κρυστάλλους (μη-εξισοαξονικά κρυσταλλικά συστήματα), η ανισοτροπία της θερμικής τους διαστολής είναι ιδιαίτερα εμφανής, με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διαστολής σε διαφορετικές κατευθύνσεις αξόνων κρυστάλλου. Υλικά με εξαιρετικά ανισότροπες δομές εμφανίζουν πολύ μικρούς ογκομετρικούς συντελεστές διαστολής.
Οι ιδιότητες θερμικής διαστολής των πυρίμαχων υλικών εξαρτώνται από τη χημική τους σύνθεση, τη σύνθεση ορυκτών και τη μικροδομή τους και επίσης ποικίλλουν ανάλογα με τις αλλαγές στο εύρος θερμοκρασίας.
Η θερμική διαστολή των πυρίμαχων υλικών έχει άμεσο αντίκτυπο στην αντοχή τους στο θερμικό σοκ και στην ογκομετρική σταθερότητα, καθιστώντας την μία από τις σημαντικές ιδιότητες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την παραγωγή (εγκατάσταση συστήματος όπτησης) και τη χρήση πυρίμαχων υλικών. Για πυρίμαχα υλικά με υψηλή θερμική διαστολή και πολυκρυσταλλικό μετασχηματισμό, οι αρμοί διαστολής θα πρέπει να δεσμεύονται για να αντισταθμίζουν την τάση που προκαλείται από τη θερμική διαστολή λόγω της μεγάλης διαστολής τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο γραμμικός ρυθμός διαστολής και ο γραμμικός συντελεστής διαστολής είναι βασικές παράμετροι για το σχεδιασμό και τον υπολογισμό της συνολικής δομής μεγέθους των δεσμευμένων αρμών διαστολής και της τοιχοποιίας.
Υπάρχουν δύο μέθοδοι δοκιμής για τη θερμική διαστολή πυρίμαχων υλικών, συγκεκριμένα το εθνικό πρότυπο GB/T 7320.1-2000 (μέθοδος εμβόλου) και το εθνικό πρότυπο GB/T 7320.2-2000 (μέθοδος τηλεσκοπίου). Οι αρχές δοκιμής και των δύο μεθόδων είναι οι εξής: θερμάνετε το δείγμα σε μια καθορισμένη θερμοκρασία δοκιμής με προκαθορισμένο ρυθμό αύξησης της θερμοκρασίας, μετρήστε τη μεταβολή του μήκους του δείγματος καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και υπολογίστε τον γραμμικό ρυθμό διαστολής του δείγματος καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και τον μέσο γραμμικό συντελεστή διαστολής μέσα σε ένα καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας.