1、中华人民共和国国家标准金属材料超低膨胀系数测量方法光干涉法MetalHc mater;a1 Standard阻stmethod for the extra low expans;on coeff;cient Light ;nterferometer method 1 主题内容与适用范围UDC 669 620 . 179. 7 GB 10562 89 本标准规定f用光干涉法测定金属材料在195C至十100（间超低膨胀系数的样品制备、测量装置、测量步骤、结果汁算及实验报告的要求。卒标准主要适用于具有超低膨胀特性的金属材料的平均线膨胀系数的测量J2 术语、定义及符号2. 1 线性热膨胀与温度变化相应
2、的样品单位长度上的长度变化称为“线性热膨胀”用符号比！Lo表示冥中飞I，是从基准温度20（至所需温度t间观测到的样品长度变化，L，是温度lo时的样品长度。线性热膨胀常以百分率表示（参见附录A）。2.2 平均线膨胀系数在温度t，至h间的平均线膨胀系数叫恒的定义是a., ,2 = (L2一L,)I Lo (t2 11）且L/(Lo 川）., ( I J 式中：1 2 温度t至乌间单位温度下的线性热膨胀z其单位名称为每摄氏度，单i,f.符号为（）也常以每度百万分之一作单位sL, 温度t，时的样品长度，mm;L，一一温度t，时的样品长度，mm.2.3 瞬间线膨胀系数在温度t时的瞬间线膨胀系数饨的定义是
3、z， = hm(L2 -L1)/(Lo（t，）di,/ /,dt I 2 ) 4一. 1 2 式中2t样品在温度t时的瞬间线膨胀系数号其单位名称及符号与t. 1相同n3 样品制备3. 1 本标准选用化学纯的铅与无氧铜（含铜量99.97 %以上）为标准样品。3.2 在严格的检测中，要求在被检材料的不同部位取样，加工成所需尺寸的样品3样品为悻状（或管状）。以同一部位制取的二支样品为组。在一般检测中，对同一炉号材料只需一组样品。3. 3 推荐样品长度为50mm。过短时测量灵敏度降低，过民时样品轴向温度不均匀性加大3. 4 当样品长度取50mm时，直径应取3mm至3.5 mm。样品一端为平头另一端：U
4、问头见钥l中华人民共和国冶金工业部198812-28批准1990 01 01实施21l l GB 105 6 2- 8 9 R丘L2 L 图1样品的形状3, 5 为获得可复现的测量结果，R消除与热膨胀行为无关的可导致长度附加变化的影响因素。为此，测试前对样品进行稳定化处理是必要的（参见附录B2）。4 测量装置4, 1 度测量装民4. 1. 1 使用卧式测长仪或游标卡尺等可满足要求的量具，测量基准温度句时的样品长度L，真最小分度应不大fO.OJ mm, 4. 1. 2 推荐使用菲索干涉仪测量样品随温度变化而产生的长度变化。干涉仪的光学平板由具育光学品质的透明石英制成，平板应抛光到可见光的十分之一
5、个波长，顶板与底板间应有15 5的夹角顶板的F表面应经过研磨以消除反射，底板的上表面和顶板的F表面可涂敷以得到条纹的最佳能见度。使用波长已知的单色光源，推荐使用氨氛激光光源。可用游丝测做汁或条纹记录器测量干涉条纹的移动，应读到二十分之一个条纹间距。干涉仪的工作原理如图2所示q202 P、A 罩光Jc f I涉片样品i惨片P,i I w 图2菲索干涉仪工作原理图GB 1 0 5 6 2 8 9 4, 2 1幅度测量装进4, 2. 1 用铅屯阻温度计测量样品的温度其i由lf晶灵敏lit应好fo. 03 c 0 4.2.2 变温用恒温槽如图3所示，用电阳丝加热，1月液氮或液氮致冷。抽样品厌I!1 横
6、向1副！莹的巨大铺盖应不大fo. 3 c：，纵向温度的最大偏差应不大于o.5 c J亘t!a梢的控泪水千p干、大卡口川一因3含有li!Jill的恒温槽示意网ii步具部卅l卡十攒片2样，主，31. li苦川，4,jf.) J比他部分岳抽t（.空口；6 具告密封简，71正罪！8洲也，J生r;i!I, ;It飞; ;, 1,: :, I 10制；，！情哇，ll创温度iI 支，I2 IJll热tt; L1 川川1!:rl ,-, !L/Lo与人., . ，与t及创与t的关系曲线sg. 对样品测量前、后的所有可影响测量结果的异常行为都要进行完整描述；h. 由材料的特殊用途所需的任何附加情报。20 , A
7、1 初始长度的影响GB 1 05日289 附录A初始长度与起始温度（补充件）4般以2oc做为基准温度句，以to时的样品长度做为基准长度Lo。但在实际测量中，常以初始温度不等于2oc：的t，时的样品初始长度h代替儿，令此平均线膨胀系数为！， ，它与式（l ）所定义的角1与的关系为：a, 2 叫，c 1十，1.,0(10- l ,)(Al) 式中1。一t,tolifJ的平均线膨胀系数，叫尸。因为在实际生产检验中，伺l.,0(10 11）远小于I，所以式（Al）中，气., . ，故在一般情况下咱以，l代替L。是可以的，f旦在严格的检测中不应以L，代替LoA2 起始温度的影响当被测样品的长度与温度的关
8、系L(t）明显地偏离线性关系时，因们不同所jl)!j得的气与被此间将有明显差异。在生产检验中，此时或以20为t1或依要求进行测量，否则应对测量结果进行修正。对于一个无明显相变点的热膨胀过程，任起始温度t，至温度t，的气，与与自基准温度20至温度电测得的20，与之间的关系呈近似式zl 2，卢。（t,- 20). (A引式中，Po 二次热膨胀常数，（c )-2. 二次热膨胀常数卢。满足F述关系式L, = LoCl十oCtlo）十/lo(Ilo）勺，（A3)式中g。十次热膨胀常数，（c) 。可用最小二乘法拟合，(t）曲线来得t/j/lo值。也可采用其他简化算法。B1 惊样材料的热膨胀特性附录B标样特
9、性及有关数据（参考件）表Bl化学纯铅初高导电无氧铜线性热膨胀值206 m度t 195 150 100 50 。一一一线性热膨胀，%Pt 0 155 9 0. 125 6 0. 086 4 0 014 2 o. 000 0 Cu 0 269 6 0 222 B 。1555 o. 080 l o. 000 0 . GB 105 6 2 8 9 续表Bl 温度t线性热膨胀%c Pt c 25 o. 022 2 0 011 1 50 0 044 6 0 083 6 I 00 0 090 0 o. 169 9 82 部分材料的稳定化热处理工艺82. 1 Fe Ni36合金Fe Ni36合金的稳定化热处理
10、一般用三段处理。首先，将样品在空气中加热到830c：保温20min，浑水，达到均匀化$然后，将样品在空气中加热到310回火Ih；最后，再将样品加热到95JOOC稳定化时效18h0 Fe Ni36合金的稳定化热处理也可用消除应力处理。首先，将样品加热到310350C保温Jh，空冷z然后，将样品加热到比样品同炉的产品最高使用温度高JO后，再将样品冷却到比该产品最低使用温度低10，这样反复工至三次后冷却至室温。Fe Ni36合金在上述两种处理中，都要注意其在居里点205附近应缓冷。82. 2 Fe-Ni32Co4Cu合金Fe Ni32Co4Cu合金的稳定化热处理同B2.I的热处理工艺。B2. 3 F
11、e Co54Cr9. 5合金Fc-Co54Cr9. 5合金的稳定化、强化热处理工艺是90）目C保温lh冷至室温，再450保温5min. 82. 4 含铜量为99.97%的无氧铜稳定化热处理工艺是530540退火。83 可直q超低膨胀系数的部分伸长计特性表82类哇1制样时间稳定性近似灵敏度测得的最大偏差，mm 菲索干涉仪较容易好2. 5 10-5 阿昔干涉仪较复余好2. 5 10 5 波来斯特干涉仪较复杂好2.5Xl0 5 电容It-差高频率法稍好高注：（1频率法和电容法测量装置均较复杂光学比较仪等其他仪器亦可能满足超低膨胀系数测量的要求。附加说明：本标准由中华人民共和国冶金工业部情报标准研究总所提出。本标准由东北工学院、首钢冶金研究院和中国测试技术研究院等单位负责起草。本标准主要起草人刘庆国、李昕、刘成银等囚10 8(CJ 1 2 10 2 10 2 10 27
