本實(shí)用新型涉及一種材料膨脹性能測(cè)試儀器，屬于材料性能測(cè)試領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膨脹分析是材料分析應(yīng)用基礎(chǔ)手段，廣泛應(yīng)用于材料各個(gè)領(lǐng)域。利用熱膨脹分析可研究材料多項(xiàng)特性。是材料分析必不可少的基礎(chǔ)測(cè)試手段，也是材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須環(huán)節(jié)，膨脹分析在材料研究與材料學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有及其重要的地位已成為材料專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)分析手段之一。為此國(guó)內(nèi)外儀器廠商相繼推出多型號(hào)膨脹分析儀器，但均存在設(shè)備價(jià)格高（30—100萬(wàn)人民幣），耗材及配件費(fèi)用昂貴等問(wèn)題，限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生動(dòng)力能力的發(fā)揮，并且設(shè)備為科研測(cè)試型，教學(xué)效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提高一種膨脹分析儀，包括機(jī)箱1、爐體底座3、爐體4、爐上蓋5、水套底板6、水套7、熱電偶接出端8、熱電偶11、位移傳感器、推桿壓頭17、石英管上夾頭20、石英管下夾頭22、推桿23、石英管24、試樣25；機(jī)箱1上面設(shè)有爐體底座3，爐體4豎直安裝在爐體底座3上，爐體4上端設(shè)有爐上蓋5，爐上蓋5上面設(shè)有水套底板6，水套底板6的上面設(shè)有水套7；千分表支柱16安裝在水套7上，千分表架13活動(dòng)安裝在千分表支柱16上，千分表14活動(dòng)安裝在千分表架13上；石英管24通過(guò)石英管上夾頭20、石英管下夾頭22固定并安裝在水套7上；推桿23插入石英管24中，其上端與推桿壓頭17的下端連接，下端與試樣25接觸，試樣25安裝于石英管24內(nèi)；推桿壓頭17放置在石英管上夾頭20上，推桿壓頭17位于位移傳感器的正下方，熱電偶接出端8、石英管上夾頭20、石英管下夾頭22均安裝在水套7上。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述水套7上設(shè)有接口Ⅰ15、接口Ⅱ9、接口Ⅵ18、接口Ⅴ21，推桿壓頭17上設(shè)有接口Ⅳ19、接口Ⅲ10；接口Ⅰ15、接口Ⅱ9、接口Ⅲ10、接口Ⅳ19、接口Ⅴ21、接口Ⅵ18依次用軟管連通構(gòu)成密閉恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述位移傳感器為千分表14，千分表14活動(dòng)安裝在千分表架13上，千分表架13活動(dòng)安裝在千分表支柱16上，千分表支柱16安裝在水套7上。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述千分表架13通過(guò)千分表架螺栓12安裝在千分表支柱16上,可調(diào)節(jié)其高度。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述爐體包括發(fā)熱體、耐火層、保溫層、外殼，爐體底座3由隔熱材料制成。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述機(jī)箱1上設(shè)有顯示控制器2。

本實(shí)用新型在爐體底座上端設(shè)置水套底板6與水套7構(gòu)成恒溫系統(tǒng)防止?fàn)t體熱量影響長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)溫度變化導(dǎo)致尺寸變化而影響測(cè)試精度。為防止推桿壓頭17溫度變化影響測(cè)量精度，在壓頭上安裝接口Ⅲ10、接口Ⅳ19通與冷卻水；溫度測(cè)量熱電偶11、千分表14數(shù)據(jù)一同接入系統(tǒng)，通過(guò)LDE顯示器實(shí)時(shí)顯示，如圖1~3所示。

本實(shí)用新型的工作原理：將一定長(zhǎng)度的樣品放置于爐體4中，設(shè)定實(shí)驗(yàn)所要求的溫度程序，升溫、降溫、恒溫及其組合并運(yùn)行，此時(shí)樣品長(zhǎng)度的變化膨脹、收縮通過(guò)推桿傳遞到上端的推桿壓頭17并由千分表14實(shí)時(shí)連續(xù)地測(cè)量該長(zhǎng)度變化，同時(shí)通過(guò)熱電偶11測(cè)量樣品溫度，并將ΔL、T數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)程序中記錄，再經(jīng)過(guò)分析計(jì)算后，得到T—ΔL曲線。

本實(shí)用新型所述膨脹分析儀的具體工作過(guò)程：由冷卻水保持溫度恒定的水套7構(gòu)成伸長(zhǎng)量ΔL測(cè)量基準(zhǔn)平臺(tái)，水套7上面固定有千分表支柱16，千分表支柱16上安裝有千分表架13、千分表架13上安裝有千分表14，調(diào)節(jié)千分表架13在合適的高度讓千分表14與推桿壓頭17緊密接觸，然后將千分表架13通過(guò)千分表架緊固螺栓12固定于千分表支柱16上，保證了千分表14與水套7相對(duì)位置不變。石英管上夾頭20石英管下夾頭22配合后固定石英管24、石英管下夾頭22放置于水套7位置相對(duì)固定，從而保證石英管24測(cè)試過(guò)程中與水套7位置相對(duì)固定。試樣25安裝于石英管24底部，試樣25上端放置推桿23、推桿23上端放置推桿壓頭17、推桿壓頭17重量通過(guò)推桿23對(duì)試樣25施加一定的壓力。當(dāng)溫度變化試樣25產(chǎn)生長(zhǎng)度變化ΔL時(shí)，其變化ΔL通過(guò)推桿23傳遞到推桿壓頭17，此時(shí)推桿壓頭17相對(duì)于水套7產(chǎn)生位移，其位移量為試樣25尺寸變化量ΔL，千分表14已安裝于推桿壓頭17上方并于之接觸，千分表14與水套7位置恒定，此時(shí)千分表14讀數(shù)即為試樣長(zhǎng)度變化量ΔL。

溫度測(cè)量熱電偶11熱端放置于試樣25上，與試樣25緊密接觸，測(cè)量熱電偶11通過(guò)推桿壓頭17垂直的二個(gè)槽引出接于熱電偶接出端8上，熱電偶接出端8另一端與測(cè)溫計(jì)算機(jī)相連從而實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量與控制。

溫度測(cè)量采用嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有測(cè)試精度高、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)并可依據(jù)實(shí)驗(yàn)要求更換不同的溫度傳感器，例如Ｓ型鉑銠10－鉑熱電偶、K型鎳鉻－鎳硅熱電偶，依據(jù)不同熱電偶測(cè)溫精度達(dá)到±0.1—±0.5度，滿足了科研及實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。

本實(shí)用新型的有益效果：

（1）本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，配件費(fèi)用極低，滿足了實(shí)驗(yàn)室工作要求，同時(shí)儀器還有安全、性能穩(wěn)定、容易操作等優(yōu)點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)原理與過(guò)程展示效果好，直觀明了；

（2）相比現(xiàn)有膨脹分析儀，設(shè)備性價(jià)比高，可滿足一般日常檢驗(yàn)工作需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本膨脹測(cè)試儀整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本膨脹測(cè)試儀測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本膨脹測(cè)試儀試樣長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)溫度測(cè)量結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-機(jī)箱；2-顯示控制器；3-爐體底座；4-爐體；5-爐上蓋；6-水套底板；7-水套；8-熱電偶接出端；9-接口Ⅱ；10-接口Ⅲ；11-熱電偶；12-千分表架螺栓；13-千分表架；14-千分表；15-接口Ⅰ；16-千分表支柱；17-推桿壓頭；18-接口Ⅵ；19-接口Ⅳ；20-石英管上夾頭；21-接口Ⅴ；22-石英管下夾頭；23-推桿；24-石英管；25-試樣。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型不限于以下所述范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述膨脹分析儀包括機(jī)箱1、爐體底座3、爐體4、爐上蓋5、水套底板6、水套7、熱電偶接出端8、熱電偶11、千分表架13、千分表14、千分表支柱16、推桿壓頭17、石英管上夾頭20、石英管下夾頭22、推桿23、石英管24、試樣25；機(jī)箱1上面設(shè)有爐體底座3，爐體4豎直安裝在爐體底座3上，爐體4上端設(shè)有爐上蓋5，爐上蓋5上面設(shè)有水套底板6，水套底板6的上面設(shè)有水套7；千分表支柱16安裝在水套7上，千分表架13通過(guò)千分表架螺栓12安裝在千分表支柱16上,可調(diào)節(jié)其高度，千分表14活動(dòng)安裝在千分表架13上；石英管24通過(guò)石英管上夾頭20、石英管下夾頭22固定并安裝在水套7上；推桿23插入石英管24中，其上端與推桿壓頭17的下端連接，下端與試樣25接觸，試樣25安裝于石英管24內(nèi)；推桿壓頭17放置在石英管上夾頭20上，推桿壓頭（17）位于千分表（14）的正下方，熱電偶接出端8、石英管上夾頭20、石英管下夾頭22均安裝在水套7上，水套7上設(shè)有接口Ⅰ15、接口Ⅱ9、接口Ⅵ18、接口Ⅴ21，推桿壓頭17上設(shè)有接口Ⅳ19、接口Ⅲ10；接口Ⅰ15、接口Ⅱ9、接口Ⅲ10、接口Ⅳ19、接口Ⅴ21、接口Ⅵ18依次用軟管連通構(gòu)成密閉恒溫水循環(huán)系統(tǒng)；爐體包括發(fā)熱體、耐火層、保溫層、外殼，爐體底座3由隔熱材料制成；機(jī)箱1上設(shè)有顯示控制器2，如圖1~3所示。

本實(shí)施例中位移傳感器（LVDT）采用日本Mitutoyo高精度數(shù)顯千分表，其測(cè)量精度達(dá)到萬(wàn)分之一毫米，測(cè)試數(shù)據(jù)在千分表表頭上實(shí)時(shí)顯示并通過(guò)RS232串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，熱電偶采用K型鎳鉻－鎳硅熱電偶測(cè)溫精度達(dá)到±0.5℃，樣品成分為Zn-Al合金尺寸φ10×60mm，設(shè)置升溫速率為5℃/min,采樣頻率50Ms,測(cè)試溫度范圍30~400℃，測(cè)試儀實(shí)時(shí)數(shù)繪制ΔL—T曲線，測(cè)試數(shù)據(jù)采用Origin分析表明，在30~300℃溫度范圍內(nèi)試樣平均線膨脹系數(shù)α=2.7×10^-5 ×℃^-1,試樣相變啟始溫度為360℃，結(jié)束溫度為390℃。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所述膨脹分析儀包括機(jī)箱1、爐體底座3、爐體4、爐上蓋5、水套底板6、水套7、熱電偶接出端8、熱電偶11、千分表架13、千分表14、千分表支柱16、推桿壓頭17、石英管上夾頭20、石英管下夾頭22、推桿23、石英管24、試樣25；機(jī)箱1上面設(shè)有爐體底座3，爐體4豎直安裝在爐體底座3上，爐體4上端設(shè)有爐上蓋5，爐上蓋5上面設(shè)有水套底板6，水套底板6的上面設(shè)有水套7；千分表支柱16安裝在水套7上，千分表架13活動(dòng)安裝在千分表支柱16上，千分表14活動(dòng)安裝在千分表架13上；石英管24通過(guò)石英管上夾頭20、石英管下夾頭22固定并安裝在水套7上；推桿23插入石英管24中，其上端與推桿壓頭17的下端連接，下端與試樣25接觸，試樣25安裝于石英管24內(nèi)；推桿壓頭17放置在石英管上夾頭20上，推桿壓頭（17）位于千分表（14）的正下方，熱電偶接出端8、石英管上夾頭20、石英管下夾頭22均安裝在水套7上，水套7上設(shè)有接口Ⅰ15、接口Ⅱ9、接口Ⅵ18、接口Ⅴ21，推桿壓頭17上設(shè)有接口Ⅳ19、接口Ⅲ10；接口Ⅰ15、接口Ⅱ9、接口Ⅲ10、接口Ⅳ19、接口Ⅴ21、接口Ⅵ18依次用軟管連通構(gòu)成密閉恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。

本實(shí)施例中位移傳感器（LVDT）采用日本Mitutoyo高精度數(shù)顯千分表，其測(cè)量精度達(dá)到萬(wàn)分之一毫米，測(cè)試數(shù)據(jù)在表頭上顯示并通過(guò)RS232串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，熱電偶采用Ｓ型鉑銠10－鉑熱電偶測(cè)溫精度達(dá)到±0.5℃，樣品為T8尺寸φ10×60mm，設(shè)置升溫速率為5℃/min,采樣頻率500Ms,測(cè)試溫度范圍30~850℃，測(cè)試儀實(shí)時(shí)數(shù)繪制ΔL—T曲線，測(cè)試數(shù)據(jù)采用Origin分析表明，在在30~400℃溫度范圍內(nèi)試樣平均線膨脹系數(shù)α=13.5×10^-6 ×℃^-1,試樣相變啟始溫度為730℃。