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ダイラトメーターは、材料サンプルの熱膨張を記録する測定装置です。
熱膨張係数(CTE = 熱膨張係数)は測定結果から計算されます。
この物質量は、[1 / K] 、1ケルビンあたりの温度変化に伴う試料の長さの相対的な変化を示す単位である。
したがって、CTEの値は温度に依存し、固体物質では1ケルビンあたり数百万分の1の範囲となる。
そのため、試料の絶対的な長さの変化は、それに応じて小さくなる。
したがって、信頼性の高い結果を得るためには、非常に正確な測定装置が必要となる。
ダイラトメーターの種類
試料の性質と調査する温度範囲によって、試料ホルダーが満たすべき要件が決まります。 目的の温度範囲で凝集状態を維持する固体物質には、プッシュロッド型ダイラトメーターが非常に適しています。
軟化点や融点まで加熱された繊維の挙動は、加熱顕微鏡を使って光学的に測定することができる。 別の実験セットアップは、ひずみゲージの使用に基づくもので、これはサンプルの表面全体に接着され、抵抗測定ブリッジを介して評価される。
プッシュロッドダイラトメーターの機能
その プッシュロッドダイラトメーターは、オーブン（写真右）、試料ホルダー（写真中央）、測定データ取得・評価ユニット（写真左のLVDTセンサー）から構成されています。
石英ガラスまたはセラミックの管の中に試料があります（写真の赤い試料）。
ロッド（黄色い細いスタンプ、赤いサンプルの手前）にしっかりと接続され、サンプルの長さの変化をデータ収集に伝えます。
そこでは、システム全体の絶対的な長さの変化が測定され、測定システムの既知のデータとサンプルの寸法を使用して、材料サンプルのCTE値に変換されます。
加熱・冷却速度や保持点の異なるあらゆる温度曲線が、オーブンによって実現できます。
その結果、試料の長さの変化が温度の関数として決定される。
プッシュロッドダイラトメーターの用途
ダイラトメーターの最も重要な応用分野は、材料科学の基礎研究と品質保証です。 特に、熱膨張係数、相転移温度、焼結温度が記録されます。
熱膨張係数
熱膨張係数は複合材料の開発にとって重要なパラメーターである。
例えば、鉄筋コンクリートは、鋼鉄とコンクリートが同じCTE値を持っているため、建築にのみ使用することができます。
材料の温度差は機械的応力につながる。
高温部分は低温部分よりも膨張する。
このような応力を回避または低減するには、膨張係数の非常に小さい材料を開発・使用する必要があります。
相転移
結晶性固体の巨視的特性は、結晶構造そのものに直接依存する。
しかし、ほとんどの材料は、いくつかの変化した状態で存在することができるため、融解温度や蒸発温度に加えて、凝集状態が変化しない圧力や温度に依存する相転移も存在する。
しかし、ある結晶構造から別の結晶構造への相転移は、結晶化プロセスそのものと同様に、膨張係数-温度曲線の変化にはっきりと現れることが多い。
鋼のマルテンサイト、フェライト、オーステナイトの変換のような、急速な相転移や定義された接触圧力を必要とする相転移でさえも、対応する改良されたダイラトメーターで十分にマッピングすることができます。
焼結温度
焼結の際、粉末状のセラミックまたは金属材料はあらかじめグリーン体に成形され、その後、正確に設定された温度と圧力で一緒に焼かれる。 実際には、このプロセスは、例えば磁器産業で知られている。 カオリン（陶土、磁土）、長石、石英の粉末状の混合物を焼成工程で焼結させることで、防水性を持たせる。
