GB/T 7320-2018 耐火材料 热膨胀试验方法

1 范围

      本标准规定了耐火材料热膨胀测定的定义、原理、设备、试样、试验步骤、结果计算、试验误差和试验报告。

      本标准适用于测定耐火材料的线膨胀率、平均线膨胀系数和瞬时线膨胀系数。

      本标准包含以下两种热膨胀试验方法。

      a）示差法；

      b）顶杆法。

2 规范性引用文件

      下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

      GB/T 4513.5 不定形耐火材料 第5部分：试样制备和预处理（GB/T 4513.5-2017，ISO 1927-5:2012,MOD)

      GB/T 5989 耐火材料 荷重软化温度试验方法 示差升温法（GB/T 5989-2008，ISO 1893：2005,IDT)

      GB/T 7321 定形耐火制品试样制备方法

      GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

      GB/T 16839.1 热电偶 第1部分：分度表

      GB/T 16839.2 热电偶第2部分：允差

3 术语和定义

      下列术语和定义适用于本文件。

3.1

      初始温度 starting point temperature

      T₀

      用于记录热膨胀量的起点温度（通常是室温）。

3.2

      下限温度 lowest limit temperature

      T₁

      在某个温度范围内测量线膨胀的最低温度。

3.3

      上限温度 highest limit temperature

      T₂

      在某个温度范围内测量线膨胀的最高温度。

3.4

      线膨胀率 linear thermal expansion percentage

      E_i

      室温至试验温度间，试样长度的相对变化率，用％表示。

      注：E_i＝ΔL_i/L₀×100。

3.5

      线膨胀曲线 linear thermal expansion curve

      以横坐标表示温度，纵坐标表示线膨胀率的曲线。

3.6

      升温线膨胀曲线 rising temperature expansion curve

      试样随温度的升高而产生线膨胀的曲线。

3.7

      降温线膨胀曲线 declining temperature expansion curve

      试样随着温度的降低而发生长度变化的曲线，通常用来测定试样在冷却过程中尺寸的变化。

3.8

      平均线膨胀系数 average linear thermal expansion coefficient

      α_T2-T1

      在某个温度区间内试样随温度升高的长度变化量ΔL（＝L₂-L₁）与初始长度L₀和温差ΔT（＝T₂-T₁）的比值。

      注：α_T2-T1＝ΔL/（L₀ΔT），试样的长度L₁和L₂分别是温度T₁和T₂时的长度，α_T2-T1的单位是℃^-1。

3.9

      瞬时线膨胀系数 instantaneous linear thermal expansion coefficient

     α_Ti

      当ΔT（＝T2 - T1）趋近于0时的平均线膨胀系数。

      注：瞬时线膨胀系数α_Ti即在某个温度T_i下对应的线膨胀率曲线上那点切线的斜率值，单位为℃^-1。

3.10

      参考样 reference sample

      已知线膨胀率和线膨胀系数的参考试样。

      注：参考样的尺寸应与普通试样相同。

4 示差法

4.1 原理

      在加热炉中以一定速率加热圆柱体试样，连续记录温度和试样的高度变化，从而得到试样的线膨胀率、线膨胀率曲线、瞬时线膨胀系数和平均线膨胀系数。

4.2 设备与材料

4.2.1 热膨胀测试仪

4.2.1.1 概述

      热膨胀测试仪的加压棒、试样和支撑棒同轴垂直放置在加热炉内，如图1所示。在整个试验过程中都要保持同轴垂直状态，在中心轴方向对样品施加0.01MPa的载荷（或按合同方约定载荷），升温时试样产生的线膨胀可以通过内示差管和外示差管的相对长度变化量计算得出。示差管分别与上垫片和下垫片相接触，上下垫片与试样的上下表面相接触。压力变化量应不超过±1N。

      说明：

      1——加压棒；

      2——上垫片；

      3——测温热电偶；

      4——控温热电偶；

      5——试样；

      6——下垫片；

      7——内示差管；

      8——外示差管：

      9——支撑棒；

      10——测量装置。

图1 热膨胀测试仪示意图（试样变化率的测试装置在仪器的下方）

4.2.1.2 热膨胀测试仪的组成

      热膨胀测试仪由以下部分组成：

      a) 加压棒：外径不小于45mm的圆柱形耐火材料。加压棒的端面应平整并有可以穿过内外示差管的同轴内孔（见图3）。

      b) 支撑棒：外径不小于45mm的圆柱形耐火材料。支撑棒的端面应平整并带有可以穿过内外示差管的同轴内孔（见图1和图2）。

      c) 垫片：用于防止试样由于化学反应而与加压棒和支撑棒发生粘连。垫片可以是外径大于50mm，厚度为5mm～10mm的硅酸铝耐火材料，例如高温烧结莫来石和氧化铝耐火材料，或者氧化镁和尖晶石耐火材料。下垫片（见图1和图2）和上垫片（见图3）也应有可以穿过内示差管的同轴内孔（内径为10mm）。当试样会与垫片材料发生反应时，例如测量硅质制品时，应将铂或铂铑垫片（厚度为0.2mm）放置在试样和垫片之间（见图2）。

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