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팽창계는 재료 샘플의 열팽창을 기록하는 측정 장치입니다.
열팽창 계수(CTE = 열팽창 계수)는 측정 결과에서 계산됩니다.
이 물질의 양은 켈빈당 온도 변화에 따른 샘플 길이의 상대적 변화를 [1 / K] 측정 단위로 나타냅니다.
따라서 CTE의 값은 온도에 따라 달라지며 켈빈당 수백만 분의 1 범위의 고체 물질에 적용됩니다.
샘플의 예상되는 절대 길이 변화는 그에 따라 낮습니다.
따라서 신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 매우 정확한 측정 장치가 필요합니다.
확장계 유형
시료의 특성과 조사할 온도 범위에 따라 시료 홀더가 충족해야 하는 요구 사항이 결정됩니다. 의도한 온도 범위에서 응집 상태를 유지하는 고체 물질의 경우 푸시로드 팽창계가 매우 적합합니다.
연화점 또는 녹는점까지 가열된 직물의 거동은 가열 현미경을 사용하여 광학적으로 확인할 수 있습니다. 또 다른 실험 설정은 스트레인 게이지를 사용하여 시료의 전체 표면에 접착하고 저항 측정 브리지를 통해 평가하는 것입니다.
푸시 로드 팽창계의 기능
푸시 로드 확장기 푸시 로드 팽창계 는 오븐(사진 오른쪽), 샘플 홀더(사진 중앙), 데이터 수집 및 평가를 위한 측정 장치(사진 왼쪽의 LVDT 센서)로 구성됩니다.
석영 유리 또는 세라믹 튜브에서 샘플은 (그림의 빨간색 샘플).
샘플의 길이 변화를 데이터 수집에 전송하는 막대(빨간색 샘플 앞의 얇은 노란색 스탬프)에 단단히 연결되어 있습니다.
여기에서 측정 시스템의 알려진 데이터와 시료 치수를 사용하여 전체 시스템의 길이의 절대 변화를 측정하고 재료 시료의 CTE 값으로 변환합니다.
가열 및 냉각 속도와 유지점이 다른 모든 온도 곡선을 오븐을 통해 구현할 수 있습니다.
결과적으로 샘플 길이의 변화는 온도에 따라 결정됩니다.
푸시 로드 팽창계 애플리케이션
팽창계의 가장 중요한 응용 분야는 재료 과학 및 품질 보증의 기초 연구입니다. 무엇보다도 열팽창 계수, 상 전이 온도 및 소결 온도가 기록됩니다.
열팽창 계수
열팽창 계수는 복합재 개발에 있어 중요한 파라미터입니다.
예를 들어 철근 콘크리트는 강철과 콘크리트의 CTE 값이 같기 때문에 건축에만 사용할 수 있습니다.
재료의 온도 차이는 기계적 응력을 유발합니다.
고온 영역은 저온 영역보다 더 많이 팽창합니다.
팽창 계수가 매우 낮은 소재를 개발 및 사용하면 이러한 스트레스를 피하거나 줄일 수 있습니다.
위상 전환
결정성 고체의 거시적 특성은 결정 구조 자체에 직접적으로 의존합니다.
그러나 대부분의 물질은 여러 가지 변형된 상태로 존재할 수 있으므로 용융 및 증발 온도 외에도 응집 상태가 변하지 않는 압력 및 온도 의존적 상전이도 존재합니다.
그러나 한 결정 구조에서 다른 결정 구조로의 상전이뿐만 아니라 결정화 과정 자체는 팽창 온도 계수 곡선의 변화에서 명확하게 볼 수 있으므로 팽창계 측정으로 매우 잘 이미지화할 수 있습니다.
강철에서 마르텐사이트, 페라이트 또는 오스테나이트의 변환과 같이 빠른 상 전이 또는 정의된 접촉 압력이 필요한 경우에도 해당 변형 팽창계로 잘 매핑할 수 있습니다.
소결 온도
소결 과정에서 분말 세라믹 또는 금속 재료는 녹색 몸체로 미리 성형된 다음 정밀하게 설정된 온도와 압력에서 함께 구워집니다. 실제로 이 과정은 예를 들어 도자기 산업에서 잘 알려져 있습니다. 고령토(도자기 점토, 도자기 점토), 장석, 석영의 분말 혼합물은 소성 공정에서 소결되어 방수가 됩니다.
