[其他]陶瓷及其同类材料的热变形测量系统

说明书

本发明是有关陶瓷及其同类材料采用无压杆形式的热变形测量系统。本系统能对大多数的陶瓷及其同类材料高温下变形〔例如，热线性膨胀系数（以下称作热膨胀系数）或蠕变变形速率〕进行精确而自动的测量。

细陶瓷，耐火材料，陶器以及瓷器，玻璃或含有金属合成材料或各种各样金属的陶瓷的热膨胀系数，特别是耐火材料的热膨胀系数是材料的最重要的特性之一，知道这个特性就可以确定加热炉衬里的耐火材料的膨胀范围。

通常都以JISR2617及JISR2207为标准构成测量系统，如图13所示，使用加压杆形式或无压杆形式来测量和计算热膨胀系数，加压杆式的工作是这样的：样品2放置在电炉1内的样品架4上，并与变形检测器式光学镜筒3相接;这样就可以检测样品的膨胀及收缩，其变形可由测微仪读出，也可由差分变换式的变形测量装置6上读出，或者只要将此变形在记录仪7上记录下来，便可在测量完成后由曲线上可以读出其值，并由此来计算膨胀系数。如图13中所示，标号5表示差分变换器，11表示加热器，12表示热电偶。

然而，根据上述方法，当如上测量压力时，样品与检测棒相接，在这种情况下，当高温时样品就变软了，由于测量压力所引起的压缩力就使得样品本身发生变形，这样要测量真实的膨胀系数就变得困难了。在这种情况下往往需要补偿引起误差的样品架与变形检测器之间的膨胀速率的差值。

所以，近来采用了无压杆形式的测量方法。图14给出了一种无压杆式的测量示意图：放在电加热器1中的样品2两端的变形可以通过带刻度的望远镜10直接读出。根据这个方法，当炉内处于高温情况下，样品及其周围空的亮暗差别是很难产生的，所以要分辨出来是很困难的，往往只凭于经验，因此引起测量误差，并需要利用所获得的数据来计算出对样品原来长度的变化率，再以图示方式给出温度与膨胀系数之间的对应关系。图14中，8表示温度计9表示发光器，11表示加热器，12表示热电偶。

此外，给出了另一种测量样品的无压杆式方法：在每种温度上都用照像机拍出样品的变形，为了从照片上读出样品的变形量，使用了带刻度的望远镜透镜，但是这种方法在处理数据时需花费大量的时间，就其效率观点来看，本方法受到人们的怀疑。

在设计一种加热炉子结构时，必须知道陶瓷及其同类材料的加压蠕变变形速率。较长时间及热态加载下的变形是炉体设计最重要的特性之一。众所周知，我们必需熟知这一特性。

一般蠕变变形速率测量的例子是按R-78（欧洲共同体标准）标准做的。这种测量被称为加压杆式，按照这种方法规定，放置在电炉内部的样品架及耐熔盘上的样品，利用光学位移检测镜筒就可将其变形传递出去。利用接到记录仪上的转换尺寸-测量装置来测量变形。当算出蠕变变形速率时，从测量后记录仪上的曲线可以直接读出变形量。

利用热电偶分别测量样品的内部及外部温度时，压加装置就通过加载管进行加压。

但由于本方法是差分式的，有时会在样品2及变形检测镜筒3之间出现温差，或者由于高温变形检测镜筒本身软化和变形，这样就引起了测量误差。因此就需要一个不使用差分光带而直接测量变形的方法。

为了改进上面所提到的方法的缺点本项发明的发明者已进行了多种研究。他们成功地研制出陶瓷及其同类材料的热变形测量系统，这个系统能够实现自动而高精度的测测量。

陶瓷及其同类材料的热变形测量系统的发明内容包括：至少有一个向样品的边缘部份发射光束的照明器和至少有一个用套筒透镜装备的变形测量照像机，以及能消除红外线的泸光片和数据处理装置。

参照以下各图，将详细地说明本发明：

图1给出了具体设备配置关系原理图，这里给出了所发明的用来测量热膨胀系数的变形测量系统。

图2曲线给出了利用图1的装备来测量热膨胀系数时，温度和热膨胀系数之间的对应关系;

图3是另一种具体装置的方框图，本装置与图1的装置很相似，不过它带有一对三棱镜也是用来测量小尺寸样品的热膨胀系数;

图4是利用对红外线光敏感的固体扫描光电二极管在示波器上所观察到的波形图;

图5为在示波器上给出的由于使用泸光片使得亮区和暗区之间的区别变得非常清晰的波形图;

图6曲线是使用图3的仪器来测量热膨胀系数时，它给出温度与热膨胀系数之间的对应关系;

图7给出应用所发明的变形测量系统的具体设备的配置关系原理图，这是一个蠕变测量装置;

图8是图7的重要组成部份的侧面图;

图9是使用图7蠕变测量装置所得到的时间与变形速率之间的对应关系曲线;