热膨胀仪通过监测材料在程序控温下的尺寸变化，测定其热膨胀系数（CTE）。基本原理为：样品置于炉体中，位移传感器（电感式/光学式）实时检测长度变化（ΔL），结合温度变化（ΔT）计算CTE： $$\alpha = \frac{1}{L_0} \cdot \frac{\Delta L}{\Delta T$$ 其中 $$L_$$ 为初始长度。仪器可分析材料相变、烧结行为及玻璃化转变温度（Tg）。
参数 | 范围 |
|---|---|
温度范围 | -150°C 至 1600°C |
位移分辨率 | ≤ 0.125 nm |
升温/降温速率 | 0.001°C/min 至 50°C/min |
样品尺寸 | 直径 ≤ 12 mm，长度 ≤ 50 mm |
测试气氛 | 惰性气体（N₂/Ar）、真空、空气 |
可测参数 | CTE、Tg、软化点、相变温度 |
材料类型 | 送样要求 |
|---|---|
金属 | 圆柱/长方体，直径≤10 mm，长度 25-50 mm；表面平整无氧化皮 |
陶瓷 | 直径≤8 mm，长度 20-50 mm；无裂纹、气孔 |
高分子 | 直径≤6 mm，长度 10-30 mm；避免软质/粘弹性材料 |
复合材料 | 同陶瓷/高分子要求；注明各组分含量 |
粉体 | 压制成型（直径≤8 mm，长度≥5 mm）；或提供模具，注明压制压力 |
样品制备：
切割/加工样品至标准尺寸，两端平行抛光。
清洁表面（超声清洗或酒精擦拭）。
上机测试：
样品垂直放置于石英支架，轻触位移传感器。
设置参数：温度范围、速率（如 5°C/min）、气氛（N₂流量 50 mL/min）。
数据处理：
软件自动生成 ΔL/L₀-T 曲线，计算平均 CTE（例：25-400°C 区间）。
标注特征点（如 Tg：切线法确定拐点）。
数据波动大：样品碎裂或接触不良 → 重新制样并检查传感器灵敏度。
高温曲线异常：样品分解/反应 → 降低升温速率或更换惰性气氛。
基线漂移：支架热膨胀未校正 → 空载运行基线并扣除背景信号。
Tg 不明显：高分子升温过快 → 速率降至 ≤5°C/min。
粉体开裂：压制密度不均 → 优化压力或添加粘结剂。