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注塑知識
2022/12/12 15:54:50
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注塑知識
CTE熱膨脹系數(shù)簡介
CTE（coefficient of thermal expansion），即熱膨脹系數(shù)。是物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象。CTE的變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的長度量值的變化，即熱膨脹系數(shù)表示。各物體的熱膨脹系數(shù)不同，一般金屬的熱膨脹系數(shù)單位為1/度（攝氏）。
線脹系數(shù)是指固態(tài)物質當溫度改變攝氏度1度時，其某一方向上的長度的變化和它在20℃（即標準實驗室環(huán)境）時的長度的比值。大多數(shù)情況之下，此系數(shù)為正值。也就是說溫度變化與長度變化成正比，溫度升高體積擴大。但是也有例外，如水在0到4攝氏度之間，會出現(xiàn)負膨脹。而一些陶瓷材料在溫度升高情況下，幾乎不發(fā)生幾何特性變化，其熱膨脹系數(shù)接近0。
CTE熱膨脹系數(shù)分類
熱膨脹系數(shù)有線膨脹系數(shù)α、面膨脹系數(shù)β和體膨脹系數(shù)γ。簡單來說，膨脹系數(shù)是表征物體熱膨脹性質的物理量，即表征物體受熱時其長度、面積、體積增大程度的物理量。長度的增加稱“線膨脹”，面積的增加稱“面膨脹”，體積的增加稱“體膨脹”，總稱之為熱膨脹。
線膨脹系數(shù)
對于可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數(shù)可簡化定義為：單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹系數(shù)。
線膨脹系數(shù)有時也稱為線彈性系數(shù)（linear expansivity），表示材料膨脹或收縮的程度。分為某一溫度點的線膨脹系數(shù)和某一溫度區(qū)間的線膨脹系數(shù)，后者稱為平均線膨脹系數(shù)。前者是單位長度的材料每升高一度的伸長量；平均線膨脹系數(shù)是單位長度的材料在某一溫度區(qū)間，每升高一度溫度的平均伸長量。
耐火材料線膨脹系數(shù)的常用測量方法有：頂桿式間接法、望遠鏡直讀法、激光法測量。
CTE熱膨脹系數(shù)相關因素
1、熱容
熱膨脹是固體材料受熱以后晶格振動加劇而引起的容積膨脹，而晶格振動的激化就是熱運動能量的增大。升高單位溫度時能量的增量即為熱容。因此熱膨脹系數(shù)與熱容密切相關，并與熱容有著相似的規(guī)律。即在低溫時，膨脹系數(shù)也像熱容一樣按T3規(guī)律變化，0 K時，α、c趨于零；高溫時，因有顯著的熱缺陷等原因，使α仍有一個連續(xù)的增加。圖為Al2O3的熱膨脹系數(shù)和熱容隨溫度變化的關系曲線，從圖中可看出，在寬廣的溫度范圍內，這兩條曲線近似平行，變化趨勢相同。
2、結合能和熔點
固體材料的熱膨脹與點陣中質點的位能有關，而質點的位能是由質點間的結合力特性所決定的。質點間的作用力越強，質點所處的勢阱越深，升高同樣溫度，質點振幅增加得越少，相應地熱膨脹系數(shù)越小。當晶體結構類型相同時，結合能大的材料的熔點也高，也就是說熔點高的材料膨脹系數(shù)較小。
CTE熱膨脹系數(shù)影響因素
1、化學礦物
熱膨脹系數(shù)與材料的化學組成、結晶狀態(tài)、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同，結構不同的物質，膨脹系數(shù)不相同。通常情況下，結構緊密的晶體，膨脹系數(shù)較大；而類似于無定形的玻璃，往往有較小的膨脹系數(shù)。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數(shù)。
2、相變
材料發(fā)生相變時，其熱膨脹系數(shù)也要變化。純金屬同素異構轉變時，點陣結構重排伴隨著金屬比容突變，導致線膨脹系數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化。
3、合金元素
簡單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數(shù)介于內組元膨脹系數(shù)之間。而多相合金膨脹系數(shù)取決于組成相之間的性質和數(shù)量，可以近似按照各相所占的體積百分比，利用混合定則粗略計算得到。
4、織構
單晶或多晶存在織構，導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異，導致熱膨脹各項異性，平行晶體主軸方向熱膨脹系數(shù)大，垂直方向熱膨脹系數(shù)小。
5、內部
內部裂紋及缺陷也會對熱膨脹系數(shù)產(chǎn)生影響。
塑料材料線性膨脹系數(shù)大，其注塑后產(chǎn)品熱脹冷縮的幅度大。工程塑料的比熱容比金屬及無機材料大，一般為1-2kj/(kg·K），是鋼鐵材料的2-4倍。工程塑料的線膨脹系數(shù)比金屬和陶瓷大，是金屬材料的3-10倍，因此，工程塑料制品容易因溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)定性。
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