铝及铝合金 热膨胀系数

铜和铝会热缩冷胀

在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体积膨胀、密度减小，反之亦然。也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。

自然界的物质绝大多数遵循“热胀冷缩”的规律，少有例外。例外的有一种

是水。水在4度时密度最大，4度之下就是反常膨胀，是“热缩冷胀”了。而到冰，密度就

只有0.9。这意味着，冰将会浮在水面。

另外还有:

热缩冷胀的金属——锑

锑是一种银灰色的金属，它总共有四个“孩子”，人们见到次数最多是老大，名字叫“灰锑”。它还有三个小“弟弟”，依次是黄色的黄锑、黑色的黑锑和容易爆炸锑。

不过，这三个小弟弟的化学“性格”都不稳定。黄锑比较喜欢低温，温度一超过摄氏零下八十度，它就不能活下去，于是变成了黑锑。而黑锑只要一加热就会变成人们常见的灰锑。至于爆炸锑，更是不得了，只要你用一个硬东西碰一碰它，就会“火冒三丈”，同时放出大量的热，很快变成灰锑。

锑有一个反常的脾气——热缩冷胀。大家知道，一般的物体都是热胀冷缩，然而，液态的锑在冷却凝固时，体积反而更大了。

过去，人们利用锑的这个怪脾气，制成了铅字。在溶化了的铅字合金中加入一些液态的锑，然而把混合起来的熔液倒入铜模里冷却凝固，固态的铅字合金的体积就会增大一些，从而使每一个细小的笔划都十分清晰地凸现出来。不仅如此，加入锑后，还能使铅字合金更加坚硬、耐磨。

这是由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。对于一般物体，热胀冷缩是成立的。当物体温度升高时，分子的动能增加，分子的平均自由程增加，所以表现为热胀；同理，当物体温降低时，分子的动能减小，分子的平均自由程减少，所以表现为冷缩。

但也有例外，比如说水，这并不是说热胀冷缩对水不成立，而是水中存在氢键，在温度下降时，水中的氢键数量增加，导致体积随温度下降而增大。原理分析根据物质粒子最小的原子结构来看，物质的热胀冷缩应该是由物质原子的内部加速运动形成的。从原子的内部结构来讲，当原子受热后，核内质子和中子以及核外电子呈现为粒子运动的加速状态。

首先来说，由于原子核的自转以及电场的作用，牵引了核外电子围绕原子核做公转运动。原子核的自转速度决定着外围电子受离心力大小的变化，这也决定着原子内核与电子层轨道之间的距离和电场的高低。

只有原子核的自旋和外层电子的公转受到外部能量的激发，才会构成原子内部的离心力和电场力的变化，从而也就体现了物质热胀冷缩的自然现象。

焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，因此是设计和制造中必须考虑的问题。