热膨胀系数与物理性能的相关性

1.体胀系数与热容的关系

体胀系数与定容热容成正比，它们有相似的温度依赖关系，在低温下随温度的升高急剧增大，而到高温则趋于平缓。这一过程符合下式：

图4-5 不同的加工工艺对36HX合金膨胀系数的影响

1—压缩率约63%冷轧 2—900℃水淬 3—900℃水淬后315℃回火1h 4—950℃空冷 5—500℃随炉冷 6—600℃退火1h冷至100℃90h

式中 α_V——体胀系数，单位为℃^-1；

α_l——线胀系数，单位为℃^-1；

C_V——定容热容，单位为J/℃；

K₀——热力学温度零度时的体积弹性模量，单位N/mm²；

r——格律乃森常数，一般取1.5～2.5；

V——体积，单位为mm³。

2.线胀系数与熔点的关系

线胀系数与熔点的关系可用下式表示：

T_mα_lm=0.022 （4-11）

式中 T_m——熔点，单位为K；

α_lm——从0至T_m的温度范围内的平均线胀系数，单位为℃^-1。

3.线胀系数与原子序数的关系(www.xing528.com)

线胀系数随原子的原子序数变化呈明显的周期性变化，如图4-6所示。

4.线胀系数与键能的关系

线胀系数与原子间的键结合能和键结合类型密切相关，可用以下经验公式描述：

α_l=a/（E_m+b） （4-12）

式中 α_l——线胀系数，单位为℃^-1；

E_m——金属键能，单位为J/mol；

a、b——由金属元素的晶格结构决定的常数，如表4-2所示。

图4-6 原子序数与线胀系数的周期变化关系（300K）

表4-2 金属元素晶格结构决定的常数a和b值

利用上面的方法计算出的线胀系数值与测量值相差很小，如表4-3所示。

表4-3 线胀系数计算值与测量值的比较

（续）