294

Próbka odniesienia

2S.

Sensor pomiarowy    Próbka

Piec

Rys. 3.93. Schemat montażu próbek do badań dylatometrycznych

Zasadniczą przyczyną rozszerzania się ciał stałych podczas ich ogrzewania jest wzrost średniej odległości między atomami. Wynika to z funkcji zależności energii potencjalnej v od odległości międzyatomowej r cząsteczki (rys. 3.94). Asymetryczny wykres obrazuje możliwość zbliżania się do siebie atomów na ograniczoną odległość, natomiast ich oddalenie dokonywać się może bez ograniczeń. Przy dużych odległościach wiązania między atomami mogą ulec zerwaniu. Podczas wzrostu temperatury od 7j do 7), średnie położenie przesuwa się w prawo z powodu przewyższenia sił odpychania nad przyciągającymi. Mechanizm ten wyjaśnia rozszerzalność ciał stałych, lecz nie tłumaczy stałego przyrostu współczynnika a ze wzrostem temperatury. Anomalię tę przypisuje się między innymi zmianie kątów wiązań w sieci krystalicznej, zmianie liczby koordynacyjnej atomów, zmianie symetrii przestrzennej kryształu oraz innym czynnikom strukturalnym.

Jeszcze trudniejsze jest wyjaśnienie i ustalenie przyczyn zmian wymiarów ciał polimi-neralnych i polikrystalicznych. Oprócz przyczyn wcześniej wymienionych, na przebieg krzywych dylatometrycznych mają wpływ takie czynniki, jak: anizotropia ziaren, wielkość i kształt ziaren oraz zjawisko przegrupowywania ziaren, które z kolei zależy od porowatości materiału.

r

Rys. 3.94. Krzywa energii potencjalnej v w funkcji odległości międzyatomowej r

Na wielkość zmian dylatometrycznych ciał stałych poważny wpływ wywierają więc procesy spiekania i rekrystalizacji, które mogą zachodzić z udziałem fazy ciekłej lub bez jej udziału. Zachodzące zmiany wymiarów liniowych ciał stałych, wraz ze wzrostem temperatury, mogą być odwracalne (np. przemiany polimorficzne kwarcu) lub nieodwracalne (np. surowców ilastych i mas z ich udziałem). W pierwszym przypadku krzywa dylatometryczna podgrzewania pokrywa się z krzywą studzenia, a wymiary ciała są zachowane, takie jak przed pomiarem. Jeśli w czasie podgrzewania wewnątrz ciała wystąpią trwałe zmiany, to krzywa rejestrująca zmiany wymiarów podczas chłodzenia nie będzie się pokrywać z krzywą podgrzewania. Jedną z częstych przyczyn tego zjawiska są zmiany tekstury ogrzewanego materiału. Jeżeli materiał składa się z agregatów ziaren izotropowych, które

294