熱膨脹儀常用于測試材料的熱膨脹系數(shù)，熱膨脹系數(shù)是材料物理性能中一個非常重要的參數(shù)，當兩種不同材料的部件相熔接以及配合使用時，必須要求兩者具有相近的熱膨脹系數(shù)，對于特殊器件也有特殊的熱膨脹系數(shù)的要求。熱膨脹的物理本質(zhì)類似物體的熱脹冷縮，熱膨脹就是質(zhì)點間平均距離隨著溫度的升高而增大現(xiàn)象的宏觀反映，其測試原理常用的方法就是石英玻璃比較法，首先測定標樣（石英玻璃）在升溫過程中的長度變化量并將其作為基準，然后測定玻璃樣品在同樣的升溫程序下的長度變化量。
熱膨脹儀不僅僅可以測試玻璃任一溫度點的熱膨脹系數(shù)、膨脹量、相對膨脹量以及平均熱膨脹系數(shù)，還可以利用熱膨脹儀測試通過計算得出的玻璃的熱收縮率，并且對于不同組成的玻璃，其熱膨脹系數(shù)是不同的，因此，對于特殊用途的玻璃，可以通過熱膨脹儀的測試調(diào)控玻璃生產(chǎn)配方，以便獲得具有合適熱膨脹儀系數(shù)的玻璃；此外，對于相同組成的玻璃，其熱歷史在熱膨脹曲線上也有一定的區(qū)別，因此熱膨脹儀對玻璃微結(jié)構(gòu)的研究也是非常有用的。綜上所述，熱膨脹儀的測試結(jié)果不僅能表征玻璃的理化性能，還可以在一定程度上反映出玻璃的微觀結(jié)構(gòu)，并且對玻璃的生產(chǎn)和調(diào)控也具有一定的理論和實驗指導作用。
每一款熱膨脹儀都能測量熱環(huán)境變化所帶來的樣品尺寸的變化。典型的測試包括熱膨脹系數(shù)、淬火研究、相變點和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測定、軟化點、動力學研究、相圖的構(gòu)建以及燒結(jié)研究，包括燒結(jié)溫度的測定、燒結(jié)步驟以及速率控制燒結(jié)。由樣品寸尺變化得到的過程參數(shù)可以通過對實際過程中熱循環(huán)和速率的嚴格復制進行詳細的研究。
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