GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定-检测标准-检测项目-北检院

标准中涉及的相关检测项目

标准《GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定》是关于测定玻璃材料在受热时尺寸变化的规定。以下是该标准中提到的相关检测项目、检测方法以及涉及的产品：

检测项目：

玻璃的平均线热膨胀系数。

检测方法：

标准中一般采用热分析方法来测定玻璃的热膨胀系数。这通常涉及使用膨胀仪器（如热膨胀仪）来准确测量玻璃样品在特定温度范围内的尺寸变化。

涉及产品：

各类工业及消费用玻璃制品。
建筑用玻璃。
实验室用玻璃器具。
电子及光学设备用玻璃。
其他可能需涉及耐热性能检测的玻璃材料及制品。

总之，该标准对不同类型的玻璃在温度变化下的尺寸稳定性提供了详细的检测指导，有助于评估玻璃材料的适应性和稳定性。

GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定的基本信息

标准名：玻璃平均线热膨胀系数的测定

标准号：GB/T 16920-1997

标准类别：国家标准(GB)

发布日期：1997-07-24

实施日期：1998-01-01

标准状态：现行

GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定的简介

本标准规定了远低于转变温度的弹性固体玻璃的平均线热膨胀系数的试验方法。本标准适用于所有常规组分批量生产的玻璃。本标准不适用于熔融石英、玻璃陶瓷或其他具有同样低线热膨胀系数的玻璃。GB/T16920-1997玻璃平均线热膨胀系数的测定GB/T16920-1997

GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定的部分内容

—1997

GB/T 16920

本标准等效采用国际标准ISO7991：1987《玻璃-—-平均线热膨胀系数的测定》。本标准在测量仪器的精度及试验条件的规定等技术内容上均与ISO7991：1987等同。校正仪器用的标准样品，使用由国家计量单位认证的标准玻璃作为标准样品，而不采用国际标准所推荐的化学纯白金及蓝宝石单晶作为标准样品。国际标准ISO7991：1987的附录，给出两种膨胀仪的例子，由于实际情况，使用标准的各方，不可能等采用，只能参照执行，这样给使用者留有较大的自由度，不论膨胀仪或玻璃产品的生产厂家以及科研单位，制造或拥有什么类型的膨胀仪都可以执行本标准。基于上述理由，决定将ISO7991：1987的附录作为提示的附录。

本标准在发布和实施后，专业标准ZB Q30 002-88作废。本标准由中国轻工总会提出。

本标准由全国玻璃仪器标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：轻工总会玻璃仪器质量监督检测中心。本标准主要起草人：吴淑芹、马桂英。217

GB/T16920—1997

ISO前言

ISO(国际标准化组织)是由各国标准化团体(ISO成员团体)组成的世界性的联合会。制定国际标准的工作通常由ISO的技术委员会完成，各成员团体若对某技术委员会已确立的标准项自感兴趣，均有权参加该委员会的工作。与ISO保持联系的各国际组织（官方的或非官方的）也可参加有关工作。在电工技术标准化方面IS(）与国际电工委员会（IEC)保持密切合作关系。由技术委员会正式通过的国际标准草案提交各成员团体表决，国际标准需取得至少75%参加表决的成员团体的同意才能正式通过。国际标准ISO7991由ISO/TC48实验室玻璃器皿和相关仪器技术委员会制定。所有国际标准都会被修订，使用本标准的各方应注意，本标准引用的国际标准，除非另有说明，一律用最新版本。

1范围

中华人民共和国国家标准

平均线热膨胀系数的测定

Glass-- Determination of coefficientof mean linear thermal expansionGB/T 16920

—1997

eqvIs07991:1987

本标准规定了远低于转变温度的弹性固体玻璃的平均线热膨胀系数的试验方法。本标准适用于所有常规组分批量生产的玻璃。本标准不适用于熔融石英、玻璃陶瓷或其他具有同样低线热膨胀系数的玻璃。2定义

本标准采用下列定义。

2. 1 平均线热膨胀系数 α(to;t) coefficient of mean linear thermal expansion a(tost)在一定的温度间隔内，试样的长度变化与温度间隔及试样初始长度之比。用式(1)表示：

a(to;t)=

初始温度或基准温度；

式中：to—

-样品实际温度；

L。试验时玻璃样品在温度t。时的长度；L——样品在温度t时的长度。

本标准规定标称基准温度t。是20℃，因此平均线热膨胀系数表示为α(20℃；t）。2.2 转变温度 ttransformation point tg（1)

玻璃动态粘度为1013.3dPa·s时的温度。该温度表示了玻璃由脆性状态向粘滞状态的转变，它相应于热膨胀曲线高温部分和低温部分两切线交点的温度。3仪器

3.1测量样品长度的装置，精度为0.1%。3.2推杆式膨胀仪，能测出2×10-5L。的样品长度变化量（即2μm/100mm）测长计的接触力不应超过1N。这个力通过平面与球面的接触起作用，球面的曲率半径不应小于样品杆的直径，在一些特殊的装置中（见附录A中图A1)需要平行平面。承载样品装置应确保样品安放在稳固的位置上，在整个试验过程中样品要与推杆轴在同一轴线上，防止有任何微小改变（见附录A中实例）。若承载样品装置是用石英玻璃制造，见6.2给出的注意事项。应经常用标准材料进行仪器性能试验（见第7章）。3.3加热炉

加热炉应与膨胀仪装置相匹配，其温度上限要比预期的转变温度高50C左右，加热炉相对于膨胀国家技术监督局1997-07-24批准1998-01-01实施

—1997

GB/T 16920

仪的工作位置在轴向和径向上应具有0.5mm以内的重现性。在试验温度范围内（即上限温度比最高的预期的转变温度t低150℃并至少为300℃），在整个样品长度区间，炉温应能恒定在士2C之内。3.4炉温控制装置要能满足下面的要求在试验温度范围内，理想的升温速率为5℃/min士1℃/min（见5.1），按4.2进行退火程序时，冷却速率为 2℃/min。

3.5温度测量装置

在t。和t的温度范围内，能够测定样品的温度，使误差在士2C之内（即符合于IEC584-1：1977《热电偶第1部分：分度表》的E、J或K型热电偶）。4试验样品

4.1形状和尺寸

试验样品通常为棒状，其形状取决于所用膨胀仪的类型，样品的长度1。至少应为膨胀仪测长装置的测长分辨率的5×10倍。

注：例如，样品可以是直径为5mm的圆棒，也可以是截面为5mm×5mm、长度为25～100mm的正方形摔。在某些情况下，横截面为100mm2更为方便（见附录A）。4.2制备

样品在试验前应退火：将样品加热到比转变温度高大约30C，然后以2C/min的速率将样品冷至比转变温度低大约150℃，在无通风的条件下将样品进一步冷却至室温。4.3数量

每次试验测定两个样品（见6.4）。5步骤

5.1试验范围的选择

根据第2章规定标称基准温度为20C，然而，由于实际原因，温度可以在18C和28℃之间起始，最佳终点温度是290℃≤t310℃。如果这一温度不适用，可以选择为190℃≤t≤210℃，在特殊情况下选择95℃≤t≤105℃或390℃≤t≤410℃，的相应标称值分别为300℃，200℃，100℃和400℃。所有温度和温差的读数精度应为2℃，虽然在第6章的实际计算中使用温度的实际测量值，可是试验范围用标称温度表示（见6.4），对于用标称温度表示的给定系数α（20℃；t)，只要所选的实际温度在所规定的限度内，系数不受影响。

5.2基准长度的测定

在基准温度为to时，测定退过火的样品（见4.2)的基准长度Lo，其精度为0.1%，然后放样品在膨胀仪内，5min后按照5.3或5.4开始试验。5.3升温试验

在初始温度为t。时确定膨胀仪的位置，并将这个读数作为将要测量的未校正的长度变化量△Lme的零点，然后将炉温控制装置（见3.4)调到所需的加热程序开始升溢。记录温度t和相应的长度变化量ALmea.直到达到所需要的终点温度。注：升温速率不应超过5C/min。因为在温度由t。到t(根据5.1选择）的升温期间，记录的膨胀的读数△Lmes，由于热电偶的热接点和试验样品之间存在温差，所以试验样品的表观温度应加上修正值。注：此修正值的大小，依赖于温度变化速率和加热炉与样品之间热交换的速率。从根本上说来，修正值是要与恒温试验相比较而确定的。

5.4恒温试验

GB/T 16920--1997

在初始温度为t。时确定膨胀仪的位置，并将这个读数作为将要测量的未校正的长度变化量△Lmeas的零点，然后加热使炉温达到所选择的终点温度t，并保持炉温恒定到土2C，20min后从膨胀仪上读取ALmea的值。

注：虽然升温试验(见5.3)能够在试验进行中测定各种温度t的系数α(toit)、如果只要求一个终点温度 t 时,将优先采用恒温试验(见 5. 4),因为这个试验能提供比较好的精度。6结果衰示

6.1最终长度计算

由测得的长度变量△m，计算温度为t时的修正后的长度L用式(2)：L-L +ALmeas +ALQ-ALr

式中修正项ALa和ALB分别在6.2和6.3中解释。6.2承载样品装置膨胀的计算

在单推杆式膨胀仪的情况下，式(2)中的修正项△Iα是位于样品近旁的承载样品装置在温度为t。时长度为L。的那部分的热膨胀。在差动式推杆膨胀仪的情况下，修正项△LQ是标准杆的热膨胀，标准杆与样品有相同的长度，在温度为时长度为Lo。

在任何一种情况下，修正项△LQ都用式（3)计算：ALa- Loaa(t-to)

在单推杆式膨胀仪的情况下，α是制作承载样品装置所用材料的平均线热膨胀系数。在差动式推杆膨胀仪的情况下，α是制作标准杆材料的平均线热膨胀系数。(3)

如果承载样品装置，推杆或标准杆是由基本上不含氢氧根的石英玻璃制作，可以使用表中给出的αQ值，膨胀仪的这些部件在第一次使用之前必须在1100℃退火7h，然后以0.2℃C/min的恒定速率从1100℃冷却至900℃。

为了避免石英玻璃的失透，表面要保持清洁，建议用分析纯乙醇清洗两次，清洗后避免用手指接触表面。

表 1 石英玻璃的平均线热膨胀系数 αa温度范围,℃

20～100

20～200

aa值,K-1

0.54×10-6

0. 57×10-6

注：当系统加热到高于700℃时，表中给出的αo值会有变化。6.3膨胀仪修正值的测定

温度范围，℃

20~300

20~400

ao值，K-

0.58×10~6

0.57×10-6

设置膨胀仪的修正项△L是必要的，因为处于温度为t的样品和处于环境温度的测长计之间的过渡区域内温度分布不均勾。膨胀仪修正项用空白试验测定。使用单推杆式膨胀仪时，空白试验的样品由与制造膨胀仪相同的材料制作，如果空白试验样品是由石英玻璃制作的则应该按照6.2退火。使用差动式推杆胀仪时，允许使用由任何合适的材料制作的两个相同的样品。空白试验应和玻璃的测定在相同的条件下进行，在每次按第7章进行仪器性能试验时要重复空白试验。

6.4平均线热膨胀系数的计算

为计算平均线热膨胀系数α(to;t)，将L。和ALmea的测量值，根据6.2和6.3确立的修正值，t。实测值及t值（如果是升温试验，用修正后的值）代入式（4）：221

GB/T 16920-1997

a(to;t)-

ALmeas +ALQ-ALp

（4）

计算两个样品（按4.3)的α（20℃；300℃），α（20C；200℃），α（20℃；100℃）或α（20℃；400℃），如果α(20℃;t)<10×10-6K-1用两位有效数字，如果α(20℃;t)≥10×10-K-1取三位有效数字。如果两个样品的结果偏差不大于0.2×10-6K~1取算术平均值。否则，要用另外两个样品重做试验。7仪器性能试验

为了核对整个试验装置是否在正常的运行，用标准材料做样品，按第5章和第6章的试验步骤进行试验和计算，标准样品的平均线热膨胀系数值是已知的标准值。建议使用下面的标准材料：

按照6.2退过火的石英玻璃；

国家计量单位认证的标准玻璃；美国标准参考材料731。

标准样品的形状和尺寸，应与通常在试验装置中进行试验的样品形状和尺寸相似。应确保标准材料的热膨胀特性不被试验所改变，如果标准材料是玻璃应按4.2退火，除非标准材料的验证者规定了其他步骤。

8试验报告

试验报告应包括以下内容：

a）交付的试验玻璃材质状况；

b）试验样品的形状和尺寸；

c）使用的推杆式膨胀仪的型号；d）试验类型（恒温或升温试验、升温速率）；e）平均线热膨胀系数α(20℃;t)用10-6K-1表示若α(20℃t)<10×10-6K-1,取两位有效数字；若α(20℃；t)≥10×10~6K-1,取三位有效数字。温度t。和t使用标称值（见6.4)。222

GB/T 16920-1997

附录A

（提示的附录）

样品与推杆轴的准直自调装量

理想的状况下，试验样品的轴和推杆轴重合，长度I。位于同一轴上，实际上样品轴与推杆轴之间有小的偏离出现，只有在整个试验中这种不重合保持恒定时，这种偏离才可以忽略。出于相似的考虑，应正确固定推杆的方向和膨胀仪的工作方向。若准直性有变化（例如由仪器振动引起）应该用示例中的适当装置（图A1、图A2)避免。图A1是一个使准直性变化减小到最小的接近于垂直工作的膨胀仪的例子。在样品和推杆轴的稳定位置是由小的震动构成的情况下，由铂丝作为定位装置，可以防止样品和推杆位置有更多的横向变化，而由热膨胀引起的轴向移动不受妨碍。精确地垂直装配的膨胀仪对于在试验期间出现的准直变化是更为灵敏的。

图A2是一个减小准直变化的水平工作装置的例子。样品支撑由四个球（例如由红宝石或熔融石英玻璃制做）、一个圆柱导杆和距离调整杆组成，推杆由同一定位杆定位的有适当直径的两个球支撑，仪器在轻微振动后，样品和推杆的稳定位置就形成了。223

试验样品

90°±10°

GB/T16920—1997

弯曲前的定位装重

1-与胀仪底座相连的承载样品管，封闭的端头的磨光平面与管轴垂直。装重是由熔融石英玻璃做的；2~由熔融石英玻璃做的推杆;3--推杆的定位装置是由 0. 5~1mm 直径的铂丝制做的:4 ~样品的定位装置是由0.5~1mm直径的铂丝制做的注：为方便装换样品，基座和推杆之间的石英管要切掉一半。图A1接近垂直工作的膨胀仪的承载样品和推杆装置的例子224

膨胀仪底座

GB/T16920—1997

试验样品

1一与膨胀仪底座相连的承载样品管由熔融石英玻璃制做；2一由熔融石英玻璃制做的推杆；3一由熔融石英玻璃制做的距离调整杆;4一由熔融石英玻璃或红宝石制做的支撑球;5一由熔融石英玻璃做的定位杆

图A2水平工作的膨胀仪的承载样品装置和推杆装置的例子225

现行

北检院检验检测中心能够参考《GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定》中的检验检测项目，对规范内及相关产品的技术要求及各项指标进行分析测试。并出具检测报告。

检测范围包含《GB/T 16920-1997 玻璃平均线热膨胀系数的测定》中适用范围中的所有样品。