1 范圍

      本標準規(guī)定了耐火材料熱膨脹測定的定義、原理、設備、試樣、試驗步驟、結(jié)果計算、試驗誤差和試驗報告。

      本標準適用于測定耐火材料的線膨脹率、平均線膨脹系數(shù)和瞬時線膨脹系數(shù)。

      本標準包含以下兩種熱膨脹試驗方法。

      a）示差法；

      b）頂桿法。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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 術語和定義

      下列術語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溫度（通常是室溫）。

3.2

      下限溫度 lowest limit temperature

      T₁

      在某個溫度范圍內(nèi)測量線膨脹的最低溫度。

3.3

      上限溫度 highest limit temperature

      T₂

      在某個溫度范圍內(nèi)測量線膨脹的最高溫度。

3.4

      線膨脹率 linear thermal expansion percentage

      E_i

      室溫至試驗溫度間，試樣長度的相對變化率，用％表示。

      注：E_i＝ΔL_i/L₀×100。

3.5

      線膨脹曲線 linear thermal expansion curve

      以橫坐標表示溫度，縱坐標表示線膨脹率的曲線。

3.6

      升溫線膨脹曲線 rising temperature expansion curve

      試樣隨溫度的升高而產(chǎn)生線膨脹的曲線。

3.7

      降溫線膨脹曲線 declining temperature expansion curve

      試樣隨著溫度的降低而發(fā)生長度變化的曲線，通常用來測定試樣在冷卻過程中尺寸的變化。

3.8

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

      α_T2-T1

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

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

3.9

      瞬時線膨脹系數(shù) instantaneous linear thermal expansion coefficient

     α_Ti

      當ΔT（＝T2 - T1）趨近于0時的平均線膨脹系數(shù)。

      注：瞬時線膨脹系數(shù)α_Ti即在某個溫度T_i下對應的線膨脹率曲線上那點切線的斜率值，單位為℃^-1。

3.10

      參考樣 reference sample

      已知線膨脹率和線膨脹系數(shù)的參考試樣。

      注：參考樣的尺寸應與普通試樣相同。

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，從而得到試樣的線膨脹率、線膨脹率曲線、瞬時線膨脹系數(shù)和平均線膨脹系數(shù)。

4.2 設備與材料

4.2.1 熱膨脹測試儀

4.2.1.1 概述

      熱膨脹測試儀的加壓棒、試樣和支撐棒同軸垂直放置在加熱爐內(nèi)，如圖1所示。在整個試驗過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），升溫時試樣產(chǎn)生的線膨脹可以通過內(nèi)示差管和外示差管的相對長度變化量計算得出。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。壓力變化量應不超過±1N。

      說明：

      1——加壓棒；

      2——上墊片；

      3——測溫熱電偶；

      4——控溫熱電偶；

      5——試樣；

      6——下墊片；

      7——內(nèi)示差管；

      8——外示差管：

      9——支撐棒；

      10——測量裝置。

圖1 熱膨脹測試儀示意圖（試樣變化率的測試裝置在儀器的下方）

4.2.1.2 熱膨脹測試儀的組成

      熱膨脹測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。加壓棒的端面應平整并有可以穿過內(nèi)外示差管的同軸內(nèi)孔（見圖3）。

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

      c) 墊片：用于防止試樣由于化學反應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，例如高溫燒結(jié)莫來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（見圖1和圖2）和上墊片（見圖3）也應有可以穿過內(nèi)示差管的同軸內(nèi)孔（內(nèi)徑為10mm）。當試樣會與墊片材料發(fā)生反應時，例如測量硅質(zhì)制品時，應將鉑或鉑銠墊片（厚度為0.2mm）放置在試樣和墊片之間（見圖2）。

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