服务概述

宏观热变形与热膨胀测量采用单目2D-DIC或双目3D-DIC系统，搭配光学冷热台，对试样在升温、降温、保温及温度循环过程中的散斑图像进行连续采集，并同步记录温度数据。

通过数字图像相关分析，可获得试样表面的全场热位移、热应变及局部变形演化结果，并进一步提取平均热应变、线膨胀系数CTE、离面翘曲和曲率等参数，适用于材料热膨胀性能评价、异质界面失配、热翘曲及热可靠性研究。

• 测量方式：单目2D-DIC／双目3D-DIC    

• 温度平台：-150 ℃～600 ℃或-50 ℃～400 ℃    

• 输出：热位移、热应变、CTE及翘曲

测量模式

左：单目2D-DIC面内热位移与热应变；右：双目3D-DIC三维热变形与离面翘曲

典型系统布置

单目相机与光学冷热台（左）；双目相机与光学冷热台（右）

核心能力

• 非接触获取试样表面的全场热位移与热应变分布

• 支持单目2D-DIC和双目3D-DIC热变形测量

• 可根据测试温区选择-150 ℃～600 ℃或-50 ℃～400 ℃光学冷热台

• 支持升温、降温、保温及温度循环过程连续测量

• 图像与温度数据同步采集，获得应变-温度和位移-温度关系

• 识别焊缝、粘接界面、涂层及异质材料附近的热应变失配与集中

• 支持平均热应变、线膨胀系数CTE、离面翘曲和曲率结果提取

可开展的测试

• 自由热膨胀与线膨胀系数CTE测试

• 升温与降温过程全场热位移、热应变测试

• 分级温度加载与温度循环变形测试

• 高温或低温保温阶段变形稳定性测试

• 焊缝、粘接界面及异质材料热膨胀失配测试

• 薄膜、涂层、基体及层合结构热变形测试

• 电子封装、基板及片状结构热翘曲测试

• 增材制造材料与复杂结构三维热变形测试

典型测试配置

光学冷热台A（左）与光学冷热台B（右）

注：实际视场、工作距离、温度程序和空间分辨率需根据样品尺寸、镜头焦距、散斑耐温性、观测窗口及目标测量区域确定。

适用对象

适用于金属、陶瓷、玻璃、聚合物、橡胶、复合材料、焊接接头、粘接结构、涂层／基体、电子封装、基板及增材制造结构等。实际测试温度上限需根据材料、散斑、夹持方式和观测条件确定。

典型测试图像

异质样品焊缝变形云图示例：不同区域变形差异及界面附近局部响应

典型分析关注点

• 不同材料区域平均热应变及其随温度的变化

• 焊缝、界面或连接区域的相对位移与热应变失配

• 升降温过程的可逆性、滞回及残余变形

• 局部热应变集中、离面翘曲和结构变形演化

主要输出

• X／Y或X／Y／Z方向全场热位移云图

• εxx、εyy、εxy及主应变云图

• 指定区域平均热应变-温度曲线

• 线膨胀系数CTE及分温区拟合结果

• 三维表面形貌、Z向翘曲量、弯曲和曲率分布

• 不同区域或不同材料之间的相对位移与差异热应变

• 温度-时间、位移-温度、应变-温度及循环演化曲线

• 热变形过程云图视频、完整测试报告及相关数据

测试流程

1. 确认样品尺寸、材料类型、目标温区、温度程序及测量区域

2. 根据离面变形情况选择2D或3D测量模式、冷热台及镜头配置

3. 制备与视场、温区和循环次数相匹配的稳定随机散斑

4. 完成样品安装、设备布置、成像调整、照明和试样对中

5. 完成2D尺度标定或3D双目标定，并检查观测窗口内图像质量

6. 执行升温、降温、保温或循环温度程序，同步采集图像与温度数据

7. 进行DIC计算，提取热位移、热应变、CTE、翘曲和区域差异结果

8. 输出位移应变云图、曲线、视频及完整测试报告

测试前需要提供的信息

样品类型与尺寸、材料组成、目标温度范围、升降温速率、保温时间、循环次数、预计变形量、目标测量区域、是否存在离面翘曲，以及需要输出的热位移、热应变、CTE或翘曲结果。