材料的微觀結(jié)構(gòu)顯微組構(gòu)的熱膨脹檢測實驗顯微鏡

  顯然，材料的微觀結(jié)構(gòu)、顯微組織和組分無疑是影響熱膨
脹系數(shù)的主要因素。

  因此，熱膨脹系數(shù)是用來動態(tài)觀察結(jié)構(gòu)相變和微裂紋擴張
及愈合動態(tài)變化的重要手段。氣孔對熱膨脹系數(shù)的影響，很大
程度上決定于氣孔在材料中的分布狀態(tài)，而氣孔率的大小則影
響不大。

  熱膨脹系數(shù)不僅受到材料鍵強度而且受到結(jié)合鍵的類型影
響。純粹由共價鍵或離子鍵形成的品體，通常具有較小的熱膨
脹系數(shù)，以范氏力結(jié)合的分子晶體，其熱膨脹系數(shù)比較大。

  物質(zhì)的熱膨脹通常由兩種不同的原因引起的：一種是由于
鍵的長度增加，原子或者離子趨于遠(yuǎn)離；另一種是鍵的長度雖
無變化，但鍵的方向發(fā)生了變化。鍵角的較小變化將引起較大
的熱膨脹。真正的離子鍵，在結(jié)構(gòu)上是沒有方向性的，而共價
鍵有特定的方向。材料的膨脹系數(shù)的另一個重要特點是既有正
值，也可為零值、負(fù)值，即零膨脹和負(fù)膨脹。膨脹系數(shù)的各向
異性不僅在單晶體中，而且在由熱壓制備的或者層狀復(fù)合材料
中廣泛存在，特別是拉伸的有機膜，不同方向的膨脹系數(shù)相差
很大，甚至相差幾十倍。這對材料的應(yīng)力計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)
重要。

  表征物體受熱時長度或體積變化的熱膨脹系數(shù)，是材料的
重要熱物理性質(zhì)之一。

  對于那些處于溫度變化條件下使用的結(jié)構(gòu)材料，熱膨脹系
數(shù)不僅是材料的重要使用性能，而且是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵參
數(shù)。

  材料的熱膨脹性能還與材料抗熱振的能力、熱應(yīng)力分布和
大小密切相關(guān)。此外，通過對材料熱膨脹曲線的測定，還可進(jìn)
行材料相變、微裂紋的愈合和擴展等基礎(chǔ)理論的研究。

  對于具有結(jié)構(gòu)較簡單的離子晶體材料，與實驗結(jié)果比較吻
合，但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者非離子晶體材料，與實驗結(jié)果有較大
偏差，主要原因是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的材料鍵角較易改變，且缺乏預(yù)期
變化的方法，此外，復(fù)雜結(jié)構(gòu)材料的鍵型也各不相同。

  同類型結(jié)構(gòu)的材料往往具有相似的熱膨脹行為和相近的熱
膨脹系數(shù)。
  大多數(shù)材料在高溫下熱膨脹系數(shù)會連續(xù)地增大，因為隨著
溫度升高，點陣空位的形成和增加對鍵強度的影響所致。

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