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徐腾寅：微晶玻璃在长度计量中的应用 团 微晶玻璃在长度计量 中的应用 徐腾 寅 (上海市质量监督检验技术研究院，上海 200072) 摘 要：环境温度的变化，会引起材料的膨胀或者收缩。在长度计量中实物标准器由于制作材料的不同会随着温度的变化而使尺寸产生不同量值的变化。 尤其是随着现代化工业技术的发展，对长度计量精度的要求也 日趋提高。为了提高计量精度，减少环境温度变化对计量的影响，需选用膨胀系数低的材料 制作标准器。本文主要介绍了零膨胀系数微晶玻璃的主要形态和结构特征，热学及物理性能。通过与常用的长度计量标准器制作材料对比，提出采用这 种零膨胀微晶玻璃在长度计量中的应用前景。 关键词：长度计量；微晶玻璃；膨胀系数 中图分类号：TB92 文献标识码 ：A 国家标准学科分类代码 ：410．55 DOI：10．15988／j．cnki．1004—6941．2014．11．028 ApplicationofGlass-··CeramicsintheLengthM easurement XuTengyin 1 概述 合材料。具有较高的强度和硬度，密实均匀，良好的化学 众所周知，许多材料(金属、玻璃、晶体 塑料等)都会随 稳定性，其性能指标往往优于同类玻璃和陶瓷。 着温度的变化发生膨胀或者收缩，使其形状发生变化。 微晶玻璃通过调整玻璃的初始成分，通过特定的热处 在长度计量中，为了保证长度量值的统一，我国将保 理制度，可以控制其最后生成的微晶体的种类和比例，具有 存在中国计量院的长度标准通过量块、金属线纹尺或玻 不同的、范围很大的热膨胀系数，有时为零甚至为负。 璃线纹尺等实物标准器向下进行量值传递。而这些用于 “ zerodur”微晶玻璃作为一种零热膨胀系数的材料 传递的实物标准器由于其使用原材料的不同，其尺寸是 在全世界早已使用了3O多年，其在850~C的温度下的形 会随着温度的变化而产生变化的，这会影响长度值在全 状也不会发生变化。这种零膨胀微晶玻璃在提高设备的 国的传递精度。为了减小或取消温度变化对长度标准器 热几何稳定性上有显著优势，已被应用与无数新领域，特 尺寸的影响，目前通常采用普通玻璃、石英玻璃或者陶瓷 别是在长度精密测量方面也有着很好的应用前景。 等线膨胀系数低的材料制作标准器，但是随着现代工业 3 微晶玻璃的应用 技术的发展和对产品质量的提高，对于测量精度的要求 3．1 长度实物标准器 越来越高，甚至普通材料制作的标准器在实验室控制温 常见用于尺寸测量的实物标准器如量块、步距规、平 度变化的条件下，其尺寸变化也足以影响其测量精度，这 晶、光栅尺等，一般都由普通玻璃、石英玻璃、陶瓷、钢等 时就需要寻找一种膨胀系数更低或者是零膨胀系数的材 材料制成。 料制作标准器，如微晶玻璃。另一方面为了防止计量过 量块是一对相互平行的测量面间具有准确尺寸的测量 程中温度变化对标准器的影响而建造恒温室，其需要投 器具。其要求测量面光滑，表面粗糙度值Ra≤Q016tun。 人高昂的设备和维持恒温的成本，这时使用如零膨胀系 量块测量面的硬度应不低于800HV0．5(或63HRC)。步距 数的微晶玻璃制作的标准器，就可以大大减少实验室在 规是通过一系列测量面构成的、稳定的多示值实物标准器。 环境设备上的投入。 量块、步距规一般由钢、陶瓷、玻璃制成。 2 微晶玻璃 平晶是由两个 (或一个)光学测