孙一宁，王飞龙，孙志斌，于　强，翟光杰

（1.中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室 中国科学院国家空间科学中心，北京 100190；2.中国科学院大学，北京 100049）

静电悬浮无容器方法测量热膨胀系数的研究

孙一宁1，2，王飞龙1，2，孙志斌1，于强1，翟光杰1

（1.中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室 中国科学院国家空间科学中心，北京 100190；2.中国科学院大学，北京 100049）

传统接触测量的方法无法对高温范围金属材料的热膨胀系数进行测量，结合静电悬浮无容器技术和图像测量方法，通过半导体激光器加热悬浮样品，在加热的过程中利用CCD采集悬浮样品的图像，采用方向梯度算法提取图像中样品的边缘，并利用球谐函数拟合样品的体积，计算得到材料在不同温度下的热膨胀系数。采用纯锆的金属材料样品进行实验，在750～1800℃的温度范围内，测量得到固态样品锆的热膨胀系数随温度变化的表达式，验证该测量方法的有效性和准确度。

热膨胀系数；无容器方法；图像处理；热物性测量

0　引　言

热膨胀系数是材料的基本热物性参数，在工程设计、精密仪器制造、焊接、材料制备等领域中有着重要作用［1-2］。

传统的热膨胀系数测量方法包括顶杆法、干涉法和热膨胀法等［3］，这些方法都是通过加热装置与待测样品接触采用热传导的方式加热样品，再利用光学等方法测量样品在不同温度下长度或体积的变化。由于测量过程样品与测试仪器的接触，能加热到的最高温度有限，并且在温度较高时材料样品的温度分布均匀性差，影响测量准确度，导致有效的温度测量范围窄（一般低于1500K）。……