【儀表網(wǎng) 儀表標(biāo)準(zhǔn)】由中國(guó)材料與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)建筑材料標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域委員會(huì)絕熱吸聲材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(CSTM/FCO3/TCO5)歸口承擔(dān)的《工業(yè)用絕熱制品熱膨脹系數(shù)的測(cè)定光學(xué)法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)(立項(xiàng)號(hào):CSTM LX 0305 00915—2022)已完成征求意見(jiàn)稿，按照《中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)公開(kāi)廣泛征求意見(jiàn)。
 

　　在能源日漸緊張的今天，提高能效、降低能耗是我國(guó)一項(xiàng)重要任務(wù)，絕熱材料作為一種良好的節(jié)能材料，正在各領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
 

　　然而，在保溫節(jié)能的同時(shí)，保溫材料在不同溫度下的線性變化和各種保溫材料之間對(duì)熱的反應(yīng)的匹配性極大地影響了保溫效果。例如在常溫下安裝的保溫材料，當(dāng)升到某個(gè)使用溫度后，材料在長(zhǎng)度、寬度和厚度方向都會(huì)發(fā)生一定的線性變化。如果沒(méi)有很好地預(yù)測(cè)出這種變化或預(yù)測(cè)的與實(shí)際相差太大，在實(shí)際使用中就會(huì)產(chǎn)生保溫層破壞導(dǎo)致熱能源損耗的后果。如果同時(shí)使用幾種不同特性的保溫材料，在某個(gè)使用溫度下，這幾種不同特性的保溫材料會(huì)發(fā)生不同程度的收縮或膨脹，如果收縮或膨脹相差較大，那么會(huì)發(fā)生保溫層破壞從而降低保溫效果的情況。因此如果能夠通過(guò)測(cè)試手段來(lái)預(yù)測(cè)保溫材料在某個(gè)溫度下的線膨脹系數(shù)，將會(huì)指導(dǎo)實(shí)際的保溫工程，真正起到節(jié)能保溫的作用。
 

　　目前，國(guó)內(nèi)有GB/T 34183-2017《建筑設(shè)備及工業(yè)裝置用絕熱制品 熱膨脹系數(shù)的測(cè)定》，國(guó)外有ISO 18099：2013《建筑設(shè)備和工業(yè)裝置用絕熱產(chǎn)品 熱膨脹系數(shù)的測(cè)定》、ISO 23766：2022 《工業(yè)用絕熱制品 低溫?zé)崤蛎浵禂?shù)的測(cè)定》。其中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 18099：2013和GB/T 34183-2017《建筑設(shè)備及工業(yè)裝置用絕熱制品 熱膨脹系數(shù)的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)等同，均是測(cè)量溫度在196℃～850℃范圍內(nèi)絕熱制品的熱膨脹系數(shù)，適用范圍和試驗(yàn)方法等相同。
 

　　傳統(tǒng)的頂桿法是通過(guò)推桿與樣品接觸得到被測(cè)樣品在加熱時(shí)長(zhǎng)度隨溫度的變化來(lái)測(cè)得材料的熱膨脹系數(shù)。這種測(cè)量方法雖然目前已經(jīng)可以得到很高的精度，但由于推桿與樣品的接觸存在相互作用力，對(duì)于測(cè)量有高溫流變或者在過(guò)冷液相區(qū)的大塊非晶樣品，會(huì)因樣品變形而造成測(cè)量失真。頂桿法測(cè)量的樣品小，且只能測(cè)剛性材料，對(duì)于柔性材料、大尺寸測(cè)試無(wú)能為力。
 

　　本次制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)采用了新方法——光學(xué)法，該方法具有非接觸式、高精密度、適應(yīng)性光等特點(diǎn)，測(cè)試溫度范圍可由 -150 ℃ 至 600 ℃，其使用高性能GaN LED光源和準(zhǔn)直透鏡給出平行光束，經(jīng)過(guò)樣品后，由高分辨度的傳感器測(cè)得樣品的“影子”變化，分度值可達(dá)50 nm/0.1℃。本標(biāo)準(zhǔn)制定后將給出新的測(cè)定方法，將提高我國(guó)對(duì)熱膨脹系數(shù)的測(cè)試和評(píng)價(jià)能力。
 

　　本文件參照GB/T 1.1—2020 《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》，GB/T 20001.4《標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)規(guī)則 第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》給出的規(guī)則起草。參考GB/T 4132 絕熱材料及相關(guān)術(shù)語(yǔ)；GB/T 34183 建筑設(shè)備及工業(yè)裝置用絕熱制品 熱膨脹系數(shù)的測(cè)定等規(guī)程內(nèi)容編制。
 

　　本文件規(guī)定了測(cè)定熱膨脹系數(shù)的方法。本文件適用于絕熱材料，溫度范圍為-196℃~800℃，且不超過(guò)絕熱制品的使用溫度限。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于在試驗(yàn)過(guò)程中由于結(jié)合水損失或其他相變而產(chǎn)生尺寸變化的制品。
 

　　原理：
 

　　隨著制品溫度變化，線性尺寸發(fā)生變化，通過(guò)光學(xué)測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試與表征。
 

　　儀器和設(shè)備：
 

　　1.光源系統(tǒng)。能夠向試樣和傳感器提供寬體平面平行光柱的InGaN光源。應(yīng)使用準(zhǔn)直透鏡，使光源平行度達(dá)到2″。
 

　　2.光傳感器系統(tǒng)。使用傳感器探測(cè)光柱與試樣陰影。使用數(shù)碼邊緣探測(cè)處理器評(píng)估傳感信號(hào)，準(zhǔn)確稱量試樣在溫度變化前后的尺寸。長(zhǎng)度精度應(yīng)達(dá)到 2 × 10−4 × ，長(zhǎng)度變化量精度應(yīng)達(dá)到 2 × 10−5 × 。
 

　　3.測(cè)試爐體與加熱冷卻系統(tǒng)。可將試樣平均溫度保持在目標(biāo)測(cè)試溫度± 0.5 K。測(cè)試爐體在試驗(yàn)期間應(yīng)可控制升溫速率至 1 °C/min。爐體宜設(shè)置為碟狀，可在試樣上方或下方使用電加熱系統(tǒng)與液氮冷卻系統(tǒng)。測(cè)試爐體應(yīng)設(shè)有光柱穿過(guò)的孔。孔的尺寸應(yīng)與試樣和光源相符，并保證溫度分布均勻。
 

　　4.溫度測(cè)試儀器。根據(jù)試驗(yàn)溫度選用校驗(yàn)過(guò)的熱電偶，精確至±0.5K。熱電偶鏈接至一個(gè)持續(xù)測(cè)試裝置。如果僅需兩個(gè)溫度的平均線性熱膨脹系數(shù)，測(cè)試只在兩個(gè)溫度之間進(jìn)行即可。如果需要全溫度范圍的曲線，應(yīng)進(jìn)行連續(xù)的測(cè)試。
 

　　5.試樣制備儀器。切割試樣的合適的鋸條或薄壁管狀刀具。薄壁管狀刀具一般為一端邊緣鋒利的金屬管，用來(lái)切割柱形試樣。
 

　　試驗(yàn)步驟：
 

　　清潔樣品表面并放置在光柱區(qū)域的中心位置，確保試樣表面與光柱方向垂直。在 (23 ± 2) °C條件下測(cè)試其常溫情況下的長(zhǎng)度。
 

　　將熱電偶放置在試樣背光面上的空洞中，或保證試樣與熱電偶的良好接觸，在這種情況下，試樣與熱電偶的發(fā)射系數(shù)應(yīng)匹配。
 

　　關(guān)閉測(cè)試爐體，開(kāi)始加熱/冷卻系統(tǒng)至測(cè)試段最低溫度。然后開(kāi)始加熱洗漱，確保溫度梯度能夠滿足相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果未給出相關(guān)信息，則在升溫過(guò)程中不超過(guò)3 K/min，在接近目標(biāo)溫度 50 °C時(shí)，不超過(guò)1 K/min。
 

　　保持溫度一段時(shí)間，是試樣溫度可達(dá)到均勻。通常，30min可以達(dá)到。
 

　　在溫度達(dá)到目標(biāo)溫度 (± 1 K)后記錄溫度和測(cè)試試樣長(zhǎng)度。連續(xù)記錄長(zhǎng)度變化/溫度曲線。
 

　　當(dāng)溫度返回常溫時(shí)，重新測(cè)試試樣長(zhǎng)度。如果不可擬的變化發(fā)生，重復(fù)測(cè)試直到僅有可逆變化發(fā)生。
 

　　結(jié)果應(yīng)由可逆變化的讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
 

　　測(cè)試報(bào)告：
 

　　測(cè)試報(bào)告應(yīng)包含以下信息：a)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)；b)產(chǎn)品信息：1)產(chǎn)品名稱、工廠、制造商或供應(yīng)商；2)產(chǎn)品編碼；3)產(chǎn)品型號(hào)；4)其他適用的信息，例如標(biāo)稱尺寸。
 

　　c)測(cè)試步驟：1)抽樣信息；2)試樣調(diào)試情況；3)樣品是否包含貼面等；4)任何的偏差；5)測(cè)試時(shí)間；6)測(cè)試溫度；7)影響結(jié)果的任何事件。
 

　　d)結(jié)果：1)熱膨脹系數(shù)單值與平均值；2)長(zhǎng)度變化/溫度曲線。
 

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