Краткая теория

Введение

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА СТРУКТУРУ

УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ»

Лицензия ЛР № 021039 от 13.02.1996 г.

Формат А5. Объем 0,8 у.п.л. Тираж 50 экз.

Компьютерный набор. Гарнитура Таймс.

Брянская государственная инженерно-технологическая

академия

241037, Брянск, проспект Станке Димитрова, 3

Составил В.С.Воеводский

Все твердые тела при нагревании увеличивают свои линейные раз­меры. Это явление носит название теплового расширения. Тепловое расширение зависит от материала, из которого сделано данное тело. Если тело состоит из двух разнородных материалов, то в процессе нагрева эти материалы расширяются по-разному, что приводит к возникновению тепловых напряжений на границе их контакта. В ряде случаев это может сопровождаться деформацией твердого тела и даже приводить к его разрушению.

В ортопедической стоматологии повсеместно имеют дело с конструкциями из разнородных металлов (коронки на зубах, мостовидные протезы и т.д.).

Особые проблемы возникают при использовании металлокерамики, так как металл и керамика имеют существенно разные коэффициенты теплового расширения. Различие в этих коэффициентов приводит к возникновению механических напряжений в зоне контакта приводящих к нарушению адгезии керамики к металлу и возможному разрушению керамического покрытия. При приеме горячей и холодной пищи, также за счет различных линейных расширений материалов, возникают тепловые напряжения, которые могут привести к нарушению целостности перечисленных конструкций.

При пломбировании зубов надо стремиться, чтобы линейное расширение пломбировочной композиции соответствовало линейному расширению зуба.

2. Цель данной работы - определение коэффициента линейного тепло­вого расширения

некоторых твердых тел, нашедших широкое примене­ние в стоматологической практике

(нержавеющая сталь, латунь, дюраль, фарфор).

Рассмотрим, с чем связано тепловое расширение твердого кристал­лического тела. Повышение температуры кристалла приводит к увеличению энергии колебательного движения атомов в узлах кристалли­ческой решетки. При этом соответственно возрастает амплитуда этих колебаний. Однако увеличение амплитуды колебаний еще не говорит об увеличении линейных размеров тела. В самом деле, если бы колеба­ния были гармоничны, то каждый атом, на сколько бы приближался к соседнему, на столько бы отдалялся от другого, что не приводило бы к изменению среднего межатомного расстояния, а значит, и к тепло­вому расширению. В действительности, атомы в кристаллических решет­ках совершают не гармонические, а ангармонические колебания. Это связано с характером взаимодействия между атомами (потенциал Ленард-Джонсона) При сближении атомов возникают силы отталкивания, а при удалении - силы притя­жения. Однако характер зависимостей этих сил от расстояния различен.

Силы отталкивания более резко зависят от расстояния между атомами, чем силы притяжения. Это приводит к тому, что при увеличении ампли­туды колебаний атомов вследствие нагрева рост сил отталкивания пре­обладает над ростом сил притяжения, т.е. атому "легче" удалиться от соседа, чем приблизиться к другому. Поэтому причина теплового расши­рения тел заключается в ангармоничности колебаний атомов в узлах кристаллической решетки.

Количественно тепловое расширение характеризуется коэффициен­том линейного расширения, который определяется следующим образом.

Пусть при некоторой температуре (например, 20°С) длина тела была L ₀, в результате нагрева она увеличилась и стала L _tтогда абсолютное удлинение ∆L =L _t – L ₀ не является характеристикой материала, так как зависит от начальной длины L₀ и температуры. Поэтому, чтобы получить характеристику материала, вводят коэффициент линейного расширения

Строго говоря, коэффициенты линейного расширения зависят от температуры. Однако если температурные интервалы невелики (100... 300° С), то коэффициенты линейного расширения практически не зависят от температуры (табл.1).

Таблица 1. Коэффициенты линейного расширения

Вещество		Вещество
Алюминий		Латунь
Серебро		Молибден
Золото		Платина
Железо		Стекло
Никель		Хром
Wiron 77		Фарфор

Дата добавления: 2015-06-27