1 范圍

      本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了耐火材料熱膨脹測(cè)定的定義、原理、設(shè)備、試樣、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算、試驗(yàn)誤差和試驗(yàn)報(bào)告。

      本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)定耐火材料的線(xiàn)膨脹率、平均線(xiàn)膨脹系數(shù)和瞬時(shí)線(xiàn)膨脹系數(shù)。

      本標(biāo)準(zhǔn)包含以下兩種熱膨脹試驗(yàn)方法。

      a）示差法；

      b）頂桿法。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      GB/T 4513.5 不定形耐火材料 第5部分：試樣制備和預(yù)處理（GB/T 4513.5-2017，ISO 1927-5:2012,MOD)

      GB/T 5989 耐火材料 荷重軟化溫度試驗(yàn)方法 示差升溫法（GB/T 5989-2008，ISO 1893：2005,IDT)

      GB/T 7321 定形耐火制品試樣制備方法

      GB/T 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

      GB/T 16839.1 熱電偶 第1部分：分度表

      GB/T 16839.2 熱電偶第2部分：允差

3 術(shù)語(yǔ)和定義

      下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

      初始溫度 starting point temperature

      T₀

      用于記錄熱膨脹量的起點(diǎn)溫度（通常是室溫）。

3.2

      下限溫度 lowest limit temperature

      T₁

      在某個(gè)溫度范圍內(nèi)測(cè)量線(xiàn)膨脹的最低溫度。

3.3

      上限溫度 highest limit temperature

      T₂

      在某個(gè)溫度范圍內(nèi)測(cè)量線(xiàn)膨脹的最高溫度。

3.4

      線(xiàn)膨脹率 linear thermal expansion percentage

      E_i

      室溫至試驗(yàn)溫度間，試樣長(zhǎng)度的相對(duì)變化率，用％表示。

      注：E_i＝ΔL_i/L₀×100。

3.5

      線(xiàn)膨脹曲線(xiàn) linear thermal expansion curve

      以橫坐標(biāo)表示溫度，縱坐標(biāo)表示線(xiàn)膨脹率的曲線(xiàn)。

3.6

      升溫線(xiàn)膨脹曲線(xiàn) rising temperature expansion curve

      試樣隨溫度的升高而產(chǎn)生線(xiàn)膨脹的曲線(xiàn)。

3.7

      降溫線(xiàn)膨脹曲線(xiàn) declining temperature expansion curve

      試樣隨著溫度的降低而發(fā)生長(zhǎng)度變化的曲線(xiàn)，通常用來(lái)測(cè)定試樣在冷卻過(guò)程中尺寸的變化。

3.8

      平均線(xiàn)膨脹系數(shù) average linear thermal expansion coefficient

      α_T2-T1

      在某個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)試樣隨溫度升高的長(zhǎng)度變化量ΔL（＝L₂-L₁）與初始長(zhǎng)度L₀和溫差ΔT（＝T₂-T₁）的比值。

      注：α_T2-T1＝ΔL/（L₀ΔT），試樣的長(zhǎng)度L₁和L₂分別是溫度T₁和T₂時(shí)的長(zhǎng)度，α_T2-T1的單位是℃^-1。

3.9

      瞬時(shí)線(xiàn)膨脹系數(shù) instantaneous linear thermal expansion coefficient

     α_Ti

      當(dāng)ΔT（＝T2 - T1）趨近于0時(shí)的平均線(xiàn)膨脹系數(shù)。

      注：瞬時(shí)線(xiàn)膨脹系數(shù)α_Ti即在某個(gè)溫度T_i下對(duì)應(yīng)的線(xiàn)膨脹率曲線(xiàn)上那點(diǎn)切線(xiàn)的斜率值，單位為℃^-1。

3.10

      參考樣 reference sample

      已知線(xiàn)膨脹率和線(xiàn)膨脹系數(shù)的參考試樣。

      注：參考樣的尺寸應(yīng)與普通試樣相同。

4 示差法

4.1 原理

      在加熱爐中以一定速率加熱圓柱體試樣，連續(xù)記錄溫度和試樣的高度變化，從而得到試樣的線(xiàn)膨脹率、線(xiàn)膨脹率曲線(xiàn)、瞬時(shí)線(xiàn)膨脹系數(shù)和平均線(xiàn)膨脹系數(shù)。

4.2 設(shè)備與材料

4.2.1 熱膨脹測(cè)試儀

4.2.1.1 概述

      熱膨脹測(cè)試儀的加壓棒、試樣和支撐棒同軸垂直放置在加熱爐內(nèi)，如圖1所示。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中都要保持同軸垂直狀態(tài)，在中心軸方向?qū)悠肥┘?.01MPa的載荷（或按合同方約定載荷），升溫時(shí)試樣產(chǎn)生的線(xiàn)膨脹可以通過(guò)內(nèi)示差管和外示差管的相對(duì)長(zhǎng)度變化量計(jì)算得出。示差管分別與上墊片和下墊片相接觸，上下墊片與試樣的上下表面相接觸。壓力變化量應(yīng)不超過(guò)±1N。

      說(shuō)明：

      1——加壓棒；

      2——上墊片；

      3——測(cè)溫?zé)犭娕迹?/p>

      4——控溫?zé)犭娕迹?/p>

      5——試樣；

      6——下墊片；

      7——內(nèi)示差管；

      8——外示差管：

      9——支撐棒；

      10——測(cè)量裝置。

圖1 熱膨脹測(cè)試儀示意圖（試樣變化率的測(cè)試裝置在儀器的下方）

4.2.1.2 熱膨脹測(cè)試儀的組成

      熱膨脹測(cè)試儀由以下部分組成：

      a) 加壓棒：外徑不小于45mm的圓柱形耐火材料。加壓棒的端面應(yīng)平整并有可以穿過(guò)內(nèi)外示差管的同軸內(nèi)孔（見(jiàn)圖3）。

      b) 支撐棒：外徑不小于45mm的圓柱形耐火材料。支撐棒的端面應(yīng)平整并帶有可以穿過(guò)內(nèi)外示差管的同軸內(nèi)孔（見(jiàn)圖1和圖2）。

      c) 墊片：用于防止試樣由于化學(xué)反應(yīng)而與加壓棒和支撐棒發(fā)生粘連。墊片可以是外徑大于50mm，厚度為5mm～10mm的硅酸鋁耐火材料，例如高溫?zé)Y(jié)莫來(lái)石和氧化鋁耐火材料，或者氧化鎂和尖晶石耐火材料。下墊片（見(jiàn)圖1和圖2）和上墊片（見(jiàn)圖3）也應(yīng)有可以穿過(guò)內(nèi)示差管的同軸內(nèi)孔（內(nèi)徑為10mm）。當(dāng)試樣會(huì)與墊片材料發(fā)生反應(yīng)時(shí)，例如測(cè)量硅質(zhì)制品時(shí)，應(yīng)將鉑或鉑銠墊片（厚度為0.2mm）放置在試樣和墊片之間（見(jiàn)圖2）。

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