熱膨脹系數的應用

熱膨脹系數是材料的一項重要熱學，如普通陶瓷坯和釉的膨脹系數相適應是很重要的。當釉的膨脹系數適當地小于坯的膨脹系數時，制品的機械強度得到提高。釉的膨脹系數比坯小，則燒成后的制品在冷卻過程中，表面釉層的收縮比坯小，從而使釉層中存在著一個壓應力，而均勻分布的預壓應力，能明顯地提高脆性材料的機械強度，同時認為這一壓應力也抑制了釉層的微裂紋產生及發展，因而使其強度提高。反之，當釉層的膨脹系數比坯體大，則在釉層中形成張應力，對強度不利，而且過大的張應力還會使釉層龜裂。同樣，釉層的膨脹系數也不能比坯體小得太多，否則會使釉層剝落而造成缺陷。又如陶瓷材料與其他材料復合使用時，例如在電子管生產中，較常見的是與金屬材料相封接，為了封接得嚴密可靠，除了必須考慮陶瓷材料與焊料的結合外，還應使陶瓷和金屬的膨脹系數盡可能接近。

    材料的熱膨脹系數對其體積穩定性與熱震穩定性有直接影響。熱膨脹系數大，材料的熱脹冷縮體積變化大，內部產生的熱應力也大，容易導致材料破裂。因此，熱膨脹系數大的材料，體積穩定性不好，熱震穩定性差。反之，體積穩定性和熱震穩定性都好。

    由于鋼組織轉變的同時伴隨十分明顯的體積效應，用膨脹法分析鋼的加熱、等溫、連續冷卻和回火過程中的轉變非常有效。鋼組織轉變產生的體積效應要引起材料膨脹、收縮，并疊加在加熱或冷卻過程中單純因溫度改變引起的膨脹和收縮上。顯然在組織轉變的溫度范圍內，由于附加的膨脹效應，導致膨脹曲線偏離一般規律，致使在組織轉變開始和終了時，曲線出現拐折，拐折點即對應轉變的開始及終了溫度。

    由膨脹曲線正確確定組織轉變臨界點有兩種方法。一種方法取膨脹曲線上偏離單純熱膨脹規律的開始點，即切離點為拐折點。該法從理論上講是正確的，但判斷切離點時易受主觀因素影響，為減少目測誤差，須用膨脹儀測量，得到細而清晰的膨脹曲線。第二種方法是取膨脹曲線上四個極值點a、b、c、d所對應的溫度分別作為Aa、Ab和Ac、Ad點，顯然如此確定的溫度與實際轉變溫度間存在一定的誤差，僅適于作對比分析。