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、平均線膨脹系數和瞬時線膨脹系數。

      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 數值修約規(guī)則與極限數值的表示和判定

      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 average linear thermal expansion coefficient

      α_T2-T1

      在某個溫度區(qū)間內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 instantaneous linear thermal expansion coefficient

     α_Ti

      當ΔT（＝T2 - T1）趨近于0時的平均線膨脹系數。

      注：瞬時線膨脹系數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、瞬時線膨脹系數和平均線膨脹系數。

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，如圖1所示。在整個試驗過程中都要保持同軸垂直狀態(tài)，在中心軸方向對樣品施加0.01MPa的載荷（或按合同方約定載荷），升溫時試樣產生的線膨脹可以通過內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外示差管的同軸內孔（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外示差管的同軸內孔（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）也應有可以穿過內示差管的同軸內孔（內徑為10mm）。當試樣會與墊片材料發(fā)生反應時，例如測量硅質制品時，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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