材料的微观结构显微组构的热膨胀检测实验显微镜
显然，材料的微观结构、显微组织和组分无疑是影响热膨
胀系数的主要因素。
因此，热膨胀系数是用来动态观察结构相变和微裂纹扩张
及愈合动态变化的重要手段。气孔对热膨胀系数的影响，很大
程度上决定于气孔在材料中的分布状态，而气孔率的大小则影
响不大。
热膨胀系数不仅受到材料键强度而且受到结合键的类型影
响。纯粹由共价键或离子键形成的品体，通常具有较小的热膨
胀系数，以范氏力结合的分子晶体，其热膨胀系数比较大。
物质的热膨胀通常由两种不同的原因引起的：一种是由于
键的长度增加，原子或者离子趋于远离；另一种是键的长度虽
无变化，但键的方向发生了变化。键角的较小变化将引起较大
的热膨胀。真正的离子键，在结构上是没有方向性的，而共价
键有特定的方向。材料的膨胀系数的另一个重要特点是既有正
值，也可为零值、负值，即零膨胀和负膨胀。膨胀系数的各向
异性不仅在单晶体中，而且在由热压制备的或者层状复合材料
中广泛存在，特别是拉伸的有机膜，不同方向的膨胀系数相差
很大，甚至相差几十倍。这对材料的应力计算和结构设计至关
重要。
表征物体受热时长度或体积变化的热膨胀系数，是材料的
重要热物理性质之一。
对于那些处于温度变化条件下使用的结构材料，热膨胀系
数不仅是材料的重要使用性能，而且是进行结构设计的关键参
数。
材料的热膨胀性能还与材料抗热振的能力、热应力分布和
大小密切相关。此外，通过对材料热膨胀曲线的测定，还可进
行材料相变、微裂纹的愈合和扩展等基础理论的研究。
对于具有结构较简单的离子晶体材料，与实验结果比较吻
合，但对于结构复杂或者非离子晶体材料，与实验结果有较大
偏差，主要原因是结构复杂的材料键角较易改变，且缺乏预期
变化的方法，此外，复杂结构材料的键型也各不相同。
同类型结构的材料往往具有相似的热膨胀行为和相近的热
膨胀系数。
大多数材料在高温下热膨胀系数会连续地增大，因为随着
温度升高，点阵空位的形成和增加对键强度的影响所致。
