本實用新型涉及一種材料膨脹性能測試儀器，屬于材料性能測試領(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)用于材料各個領(lǐng)域。利用熱膨脹分析可研究材料多項特性。是材料分析必不可少的基礎(chǔ)測試手段，也是材料實驗教學必須環(huán)節(jié)，膨脹分析在材料研究與材料學科實驗教學中具有及其重要的地位已成為材料專業(yè)學生必須掌握的基礎(chǔ)分析手段之一。為此國內(nèi)外儀器廠商相繼推出多型號膨脹分析儀器，但均存在設(shè)備價格高（30—100萬人民幣），耗材及配件費用昂貴等問題，限制了實驗教學中學生動力能力的發(fā)揮，并且設(shè)備為科研測試型，教學效果不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提高一種膨脹分析儀，包括機箱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活動安裝在千分表支柱16上，千分表14活動安裝在千分表架13上；石英管24通過石英管上夾頭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，本實用新型所述位移傳感器為千分表14，千分表14活動安裝在千分表架13上，千分表架13活動安裝在千分表支柱16上，千分表支柱16安裝在水套7上。

優(yōu)選的，本實用新型所述千分表架13通過千分表架螺栓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，本實用新型所述機箱1上設(shè)有顯示控制器2。

本實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)防止爐體熱量影響長度測量系統(tǒng)溫度變化導(dǎo)致尺寸變化而影響測試精度。為防止推桿壓頭17溫度變化影響測量精度，在壓頭上安裝接口Ⅲ10、接口Ⅳ19通與冷卻水；溫度測量熱電偶11、千分表14數(shù)據(jù)一同接入系統(tǒng)，通過LDE顯示器實時顯示，如圖1~3所示。

本實用新型的工作原理：將一定長度的樣品放置于爐體4中，設(shè)定實驗所要求的溫度程序，升溫、降溫、恒溫及其組合并運行，此時樣品長度的變化膨脹、收縮通過推桿傳遞到上端的推桿壓頭17并由千分表14實時連續(xù)地測量該長度變化，同時通過熱電偶11測量樣品溫度，并將ΔL、T數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C程序中記錄，再經(jīng)過分析計算后，得到T—ΔL曲線。

本實用新型所述膨脹分析儀的具體工作過程：由冷卻水保持溫度恒定的水套7構(gòu)成伸長量ΔL測量基準平臺，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位置相對固定，從而保證石英管24測試過程中與水套7位置相對固定。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重量通過推桿23對試樣25施加一定的壓力。當溫度變化試樣25產(chǎn)生長度變化ΔL時，其變化ΔL通過推桿23傳遞到推桿壓頭17，此時推桿壓頭17相對于水套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，此時千分表14讀數(shù)即為試樣長度變化量ΔL。

溫度測量熱電偶11熱端放置于試樣25上，與試樣25緊密接觸，測量熱電偶11通過推桿壓頭17垂直的二個槽引出接于熱電偶接出端8上，熱電偶接出端8另一端與測溫計算機相連從而實現(xiàn)溫度的測量與控制。

溫度測量采用嵌入式計算機測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有測試精度高、穩(wěn)定可靠等特點并可依據(jù)實驗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)不同熱電偶測溫精度達到±0.1—±0.5度，滿足了科研及實驗教學要求。

本實用新型的有益效果：

（1）本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，配件費用極低，滿足了實驗室工作要求，同時儀器還有安全、性能穩(wěn)定、容易操作等優(yōu)點；實驗原理與過程展示效果好，直觀明了；

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

附圖說明

圖1為本膨脹測試儀整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本膨脹測試儀測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本膨脹測試儀試樣長度測量機溫度測量結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-機箱；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。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做進一步描述，但本實用新型不限于以下所述范圍。

實施例1

本實施例所述膨脹分析儀包括機箱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活動安裝在千分表架13上；石英管24通過石英管上夾頭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；機箱1上設(shè)有顯示控制器2，如圖1~3所示。

本實施例中位移傳感器（LVDT）采用日本Mitutoyo高精度數(shù)顯千分表，其測量精度達到萬分之一毫米，測試數(shù)據(jù)在千分表表頭上實時顯示并通過RS232串口傳輸?shù)接嬎銠C，熱電偶采用K型鎳鉻－鎳硅熱電偶測溫精度達到±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,測試溫度范圍30~400℃，測試儀實時數(shù)繪制ΔL—T曲線，測試數(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℃。

實施例2

本實施例所述膨脹分析儀包括機箱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活動安裝在千分表支柱16上，千分表14活動安裝在千分表架13上；石英管24通過石英管上夾頭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，其測量精度達到萬分之一毫米，測試數(shù)據(jù)在表頭上顯示并通過RS232串口傳輸?shù)接嬎銠C，熱電偶采用Ｓ型鉑銠10－鉑熱電偶測溫精度達到±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,測試溫度范圍30~850℃，測試儀實時數(shù)繪制ΔL—T曲線，測試數(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℃。