
【机】 solid contraction
固体收缩(Solid Contraction)指固体物质因温度降低或压力增大而导致其体积或线性尺寸减小的物理现象。其核心机制是物质内部原子或分子热运动减弱,平均间距缩小,表现为宏观尺度上的尺寸缩减。以下是详细解析:
热收缩(Thermal Contraction)
温度下降时,固体粒子动能减小,晶格振动减弱,原子间平衡距离缩短。例如,金属铸件冷却时因收缩产生内应力,需在铸造工艺中预留收缩余量。
来源:《材料科学基础》(冯端著);ASM International《材料热膨胀与收缩手册》
压力致收缩(Pressure-Induced Contraction)
外部高压迫使原子重新排列,密度增大。如地壳中岩石在高压下体积压缩,形成致密矿物结构。
来源:《固体物理导论》(基泰尔著);美国地质调查局(USGS)岩石力学报告
来源:《铸造工程手册》(美国铸造协会);国际焊接学会(IIW)标准
来源:ACI 223《混凝土收缩补偿标准》(美国混凝土学会)
来源:《精密工程学》(Springer出版社);NIST热膨胀数据库
收缩行为通过线膨胀系数(α)表征,定义为温度每变化1℃时单位长度的变化率:
$$ Delta L = L_0 cdot alpha cdot Delta T $$
其中$Delta L$为长度变化量,$L_0$为初始长度,$Delta T$为温度变化量。
来源:ISO 11359《塑料热膨胀系数测定标准》;《物理化学手册》(CRC Press)
来源:《英汉材料科学词典》(科学出版社);《牛津材料学词典》
本解释综合材料物理学、机械工程及热力学原理,引用权威学术文献与行业标准,确保概念精确性与工程适用性。
固体收缩是指固体在温度降低或外部条件变化时,体积或尺寸减小的现象。以下是详细解释:
固体收缩的微观原理是原子或分子热运动减弱,导致间距缩小。温度下降时,粒子振动幅度减小,排列更紧密,宏观表现为体积减小。例如金属冷却时体积收缩,属于典型的固态收缩。
根据铸造领域的分类,收缩可分为三个阶段:
在工业应用中,固态收缩需特别关注。例如铸造时,若收缩受阻(如模具限制),可能产生内应力甚至裂纹,影响零件性能。因此,设计模具需预留收缩余量以补偿尺寸变化。
固体收缩与热膨胀是同一原理的相反表现,均与温度变化相关。公式可表示为: $$ Delta L = alpha cdot L_0 cdot Delta T $$ 其中,$Delta L$为长度变化,$alpha$为线膨胀系数,$L_0$为初始长度,$Delta T$为温度变化。
固体收缩是材料科学和工程中的重要概念,涉及热力学原理与工业实践。理解其机制有助于优化材料加工工艺,避免结构缺陷。
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