材料的热力学表征

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合成碳化硅的热力学分析及碳化硅晶须生长的表征_李心慰

合成碳化硅的热力学分析及碳化硅晶须生长的表征_李心慰

第42卷第10期人工晶体学报Vol.42No.102013年10月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALSOctober ,2013合成碳化硅的热力学分析及碳化硅晶须生长的表征李心慰,曲殿利,李志坚,吴锋,徐娜(辽宁科技大学高温材料与镁资源工程学院,鞍山114044)摘要:以硅溶胶和炭黑为原料,三氧化二铁、硅铁合金为催化剂,研究分析碳化硅晶须的合成条件,催化剂种类对合成碳化硅晶须的影响。

用X'pert plus 软件对X 射线衍射图进行拟合,通过半定量法对试样晶相组成进行计算,用SEM 对合成的碳化硅晶须进行微观形貌分析。

结果表明:合成β-SiC w 的热力学条件为:T =1823K 时,P CO >0.23ˑ105Pa ;晶须生成量随Fe 2O 3、Si-Fe 加入量增加而增多;Si-Fe 加入量为1%时,虽然合成的晶须量少,但生成的β-SiC w 直径均匀,为0.1 0.6μm ,长度适中,为10 50μm ,直晶率达95%。

关键词:碳化硅晶须;热力学;合成条件;催化剂中图分类号:O784文献标识码:A文章编号:1000-985X (2013)10-2160-04收稿日期:2013-05-22;修订日期:2013-08-20基金项目:国家科技支撑计划资助项(2012BAB06B02);辽宁省镁资源与镁质材料工程技术研究中心资助项目作者简介:李心慰(1980-),女,辽宁省人,讲师,博士研究生。

E-mail :lixin630150@163.com 通讯作者:曲殿利,教授。

E-mail :lixin630150@163.com Study on the Thermodynamics and Characterization ofSynthesizing SiC WhiskersLI Xin-wei ,QU Dian-li ,LI Zhi-jian ,WU Feng ,XU Na(School of High Temperature Materials and Magnesite Resources Engineering ,University of Science and Technology Liaoning ,Anshan 114044,China )(Received 22May 2013,accepted 20August 2013)Abstract :Bases on the thermodynamic analysis ,SiC w was synthesized by the carbothermal reduction using silica sol and carbon black as raw materials ,Fe 2O 3and Si-Fe as catalyst.Study synthesized condition ,effect of kinds of catalyst on SiC w growth.The X-ray diffraction pattern was retrieved by X'pert plus software ,the phase composition was calculated by semi-quantification method ,microstructure was analyzed by SEM.The results indicated that :thermodynamic conditions is T =1823K ,P CO >0.23ˑ105Pa ,the phase of product is β-SiC w ,with increase of Fe 2O 3and Si-Fe ,SiC w is increased.When Si-Fe is1%,diameter of β-SiC w is uniformity ,is 0.1-0.6μm ,length is moderate ,is 10-50μm ,ratio of straight whisker is 95%.Key words :SiC whisker ;thermodynamic ;synthesized condition ;catalyst1引言碳化硅晶须具有高强度、高硬度、高弹性模量、抗高温氧化能力强等优良特性,与氧化铝、氧化锆等氧化物有很好的化学相容性和润湿性,是发展现代高温金属基、陶瓷基复合材料必不可少的高性能增强材料,被誉为“晶须之王”[1]。

材料的热力学表征

材料的热力学表征
2023
材料的热力学表征
目录
• 热力学基础 • 材料热力学 • 材料表征技术 • 材料热力学模拟 • 材料热力学应用
01
热力学基础
热力学第一定律
1 2
内容
热力学第一定律也叫能量守恒定律,指出能量 不能从无中产生,也不能消失,只能从一种形 式转换为另一种形式。
数学表达式
ΔU = Q + W,其中ΔU是系统内能的变化,Q 是系统吸收的热量,W是系统做的功。
分布情况。
微区成分分析
03
通过点分析或线分析,可以获取材料中特定区域的化学成分信
息。
透射电子显微镜分析
晶体结构分析
透射电子显微镜可以观察材料内部的晶体结构,并提供高分辨率的图像以揭示晶格畸变、 位错等结构特征。
界面结构观察
透射电子显微镜可用于研究材料中不同相之间的界面结构,揭示界面上的原子排列和相互 作用。
05
材料热力学应用
新型材料设计与开发
材料设计
利用热力学理论,对新型材料 进行设计,预测其性能及稳定
性。
结构预测
通过热力学模拟,预测新型材 料的结构、晶型和相态等性质

实验验证
根据热力学理论和模拟结果, 进行实验验证,确保新型材料
设计的可行性和可靠性。
材料性能优化与优化材料的性能,提高其稳定性及可靠性。
电子能量损失谱学
透射电子显微镜结合电子能量损失谱学可以提供材料化学成分的高分辨率图像,揭示元素 在材料中的分布和化学态。
04
材料热力学模拟
分子动力学模拟
01
分子动力学模拟是一种基于经典力学原理的计算机模拟方法,用于研究材料在 热力学条件下的行为和性质。
02

材料的热学性能

材料的热学性能
辐射防热:利用材料表面的热辐射性能的特殊防热 方式,要求材料表面热发射率高,关键参数是材料 表面的热发射率。
吸收防热:利用材料本身的具有较大的比热容和导 热系数,以便将热量尽多地吸收或导出。关键性能 参数:材料的比热容和导热系数。
烧蚀防热:则要求协调各方面的性能参数, 如:要求高的热发射率,以便让头部表面散 失更多的热量;尽可能高的热容和尽可低的 导温系数,以便让头部吸收更多的热量而又 不至于升温过快;尽可能小的导热系数,头 部表面的热量就难以传递到内壁;头部材料 与基体材料之间的热应力应尽可能小,要求 两者间的膨胀系数尽可能地匹配。
一维双原子晶格的热振动模型运动方程:
m1x2n1 Ke (x2n2 x2n 2x2n1)
m2x2n Ke (x2n1 x2n1 2x2n )

假设 m2 m1, 则该方程的解为:
x2n1 AeitL(2n1)a
x2n
热力学定律
1 热力学第一定律:
Q E A
微分形式为:
dQ dE dA
局限性:只能说明能 量转化的数量关系, 不能解决过程进行的 限度问题,以及过程 进行的方向问题。
2 热力学第二定律:
(1)可劳修斯说法:不可能把 热从低温物体传到高温物体而 不引起其它的变化。 (2)开尔文的说法:不可能从 单一热源取热使之完全变为有 用的功而不引起其它的变化。 (3)数学表达式
本章就介绍固体材料的热容理论、材料热性能的一般规 律、主要测试方法等及其在材料中的应用,这些内容加以探 讨,以便在选材、用材、探讨新材料和新工艺方面打下物理 理论基础。
第一节 热学性能的物理基础
热运动:物质中的分子和原子均处在不停的 无规则运动状态。

二硝基脲的合成、表征及热力学的理论研究

二硝基脲的合成、表征及热力学的理论研究

二 硝 基 脲 的 合 成 、 征 及 热 力 学 的 理 论研 究 表
11 6
滤饼 在 ( 5± )o 真 空 干 燥 , 二 硝 基 脲 。 2 1 C 得 结 构 鉴 定 :’ N H MR( c tn — 5 0 MH 6 a eo ed , 0 z) :
1 . O( , H) 3 S2 ; 3 C NMR ( c t n — ^ 5 0 a eo e d , 0 MHz)占 :
2 n 之 后 在 0~ (继 续 搅 拌 反 应 3 n 反 应 液 Omi, 5o = 0 mi,
研 究 。emal y nj 0 @ 1 3 c m - i a gm2 4 .o : 6
析 出白色 固体 , 速过 滤 , 快 三氟 乙 酸洗 涤 ( 0 mLX3 , 1 )
N02 O2 N

浓度 发烟硫 酸 / 0 % 硝 酸体 系 中 , 究 了尿 素 的硝 化 10 研 反应 过程 , 化 了反应 条件 , 离得 到硝化 中间体 硝基 优 分
脲 ( n nt ue ,MNU) 并 通 过 量 子 化 学 方 法 , mo o io a r r , 阐
3. 反 应 温 度 的 影 响 2
1 6 4;I ( B .c 4. R K r m ) 5 1 0 ,4 7 1 1 1 2 :1 7,6 2 1 4 ,3 2, 1 0。 7
在 氮 气 氛 中 , 温 速 率 1 C ・mi~ , S 结 果 升 o 0 n DC 显示二 硝基 脲在 1 4 1c剧烈 分解 。 0 . ( =
在 尿 素 用 量 6 0 g, 0 发 烟 硫 酸 用 量 1 , . 2 % mL 反 0
应 5 n 考察 了 1 0 硝 酸 用 量 对 DNU 收率 的影 0 mi , % 0 响, 结果 如 图 1所示 。从 图 1可 以看 出 , 1 0 硝酸 当 % 0 与尿 素摩 尔 比为 2时 , DNU 收 率 为 6 . % 。增 大发 13 烟硝 酸用量 , U 收 率大 幅度 上 升 , DN 当摩 尔 比增 加 到 3 0时 , . 收率 为 7 . % , 摩尔 比超 过 3 0时 , 62 其 . 收率 反

材料科学材料的热力学表征

材料科学材料的热力学表征
变化
测量样பைடு நூலகம்的维度变 化、形变、粘弹性 、相转变、密度等
测量介电常数、 损耗因子、导电 性能、电阻率( 离子粘度)、固 化指数(交联程
度)等
逸出气分析
(EGA – MS, FTIR)
热分析技术组成部分
• 程序控制温度系统 • 测量系统 • 显示系统 • 气氛控制系统 • 操作控制和数据处理系统
热重法(TG)
影响TG曲线的主要因素: 仪器因素——浮力、试样盘、挥发物的冷凝等; 实验条件——升温速率、气氛等; 试样的影响——试样质量、粒度等。
TG 应用实例
差热分析 (Differential Thermal Analysis, DTA)
差热分析(DTA)是在程序控制温度下,测量物质和参比 物的温度差与温度关系的一种方法。当试样发生任何物 理或化学变化时,所释放或吸收的热量使试样温度高于 或低于参比物的温度,从而相应地在差热曲线上可得到 放热或吸热峰。
差热曲线(DTA曲线),是由差热分析得到的记录曲线。 曲线的横坐标为温度,纵坐标为试样与参比物的温度 差(△T),向上表示放热,向下表示吸热。差热分析也 可测定试样的热容变化,它在差热曲线上反映出基线 的偏离。
差热曲线中的吸 / 放热峰是如何形成的?
electric potential [mV] (~tem perature)
两种或多种不相互反应的物质的混合物,其差热曲线 为各自差热曲线的叠加。利用这一特点可以进行定性 分析。
差热峰包围的面积和反应热有函数关系。也和试样中 反应物的含量有函数关系。据此可进行定量分析。
A点温度Ti受仪器灵敏度影响,仪器灵敏度越高,在升 温差热曲线上测得的值低且接近于实际值;反之Ti值 越高。
0

材料的热力学表征

材料的热力学表征

差热曲线中的吸 / 放热峰是如何形成的?
在样品的熔融过 程时,样品端的 温度保持恒定, 而此时参比端的 温度仍在升高。 以参比与样品的 温度差对时间作 图,就得到了差 热曲线。
electric potential [m V] (~tem perature)
TM
re ferenc e signal sa mple sig nal TM meltin g temperatur e t1 t2 time [s ]
升温速率常常影响差热峰的形状,位置和相邻峰的分辨 率。提高升温速率有利于峰形的改善,但过大的升温速 率却又会掩蔽一些峰,并使峰顶的温度值偏高。由此可 见,升温速率的大小要根据试样的性质和量来进行选择。
试样的影响: 在差热分析中试样的热传导性和热扩散性都会对DTA 曲线产生较大的影响。如果涉及有气体参加或释放气 体的反应,还和气体扩散等因素有关。显然这些影响 因素与试样的用量、粒度、装填的均匀性和密实程度 以及稀释剂等密切相关。
功率补偿型DSC示意图 S——试样;R——参比物
热量变化与曲线峰面积的关系
• 考虑到样品发生热量变化(吸热或放热)时,此种变 化除传导到温度传感装置(热电偶、热敏电阻等)以 实现样品(或参比物)的热量补偿外,尚有一部分传 导到温度传感装置以外的地方,因而差示扫描量热曲 线上吸热峰或放热峰面积实际上仅代表样品传导到温 度传感器装置的那部分热量变化。 • 样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为 m· H=K· A 式中,m——样品质量; H——单位质量样品的焓变; A——与H相应的曲线峰面积; K——修正系数,称仪器常数。
测量样品的维度变 化、形变、粘弹性 、相转变、密度等
测量介电常数、 损耗因子、导电 性能、电阻率( 离子粘度)、固 化指数(交联程 度)等

五大材料热性能分析方法(TG,TMA,DSC,DMA,DETA)

五大材料热性能分析方法(TG,TMA,DSC,DMA,DETA)

五大材料热性能分析方法(TG,TMA,DSC,DMA,DETA)以下为正文:热分析简介热分析的本质是温度分析。

热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化,用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化,即P = f(T)。

按一定规律设计温度变化,即程序控制温度:T = (t),故其性质既是温度的函数也是时间的函数:P =f (T, t)。

材料热分析意义在表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛的应用,对于材料的研究开发和生产中的质量控制都具有很重要的实际意义。

热分析简史回顾常用热分析方法解读根据国际热分析协会(ICTA)的归纳和分类,目前的热分析方法共分为九类十七种,常用的热分析方法包括热重分析法(TG)、差示扫描量热法(DSC)、静态热机械分析法(TMA)、动态热机械分析(DMTA)、动态介电分析(DETA)等,它们分别是测量物质重量、热量、尺寸、模量和柔量、介电常数等参数对温度的函数。

(1)热重分析(TG)热重法(TG)是在程序温度控制下测量试样的质量随温度或时间变化的一种技术。

应用范围:(1)主要研究材料在惰性气体中、空气中、氧气中的热稳定性、热分解作用和氧化降解等化学变化;(2)研究涉及质量变化的所有物理过程,如测定水分、挥发物和残渣、吸附、吸收和解吸、气化速度和气化热、升华速度和升华热、有填料的聚合物或共混物的组成等。

原理详解:样品重量分数w对温度T或时间t作图得热重曲线(TG 曲线):w = f (T or t),因多为线性升温,T与t只差一个常数。

TG曲线对温度或时间的一阶导数dw/dT 或 dw/dt 称微分热重曲线(DTG曲线)。

图2中,B点Ti处的累积重量变化达到热天平检测下限,称为反应起始温度;C点Tf处已检测不出重量的变化,称为反应终了温度;Ti或Tf亦可用外推法确定,分为G点H点;亦可取失重达到某一预定值(5%、10%等)时的温度作为Ti。

新型Salen型配合物的合成和表征及轴向配位热力学

新型Salen型配合物的合成和表征及轴向配位热力学
物理 化学 学 ̄ ( lHu x e u b o Wui a u ea ) X
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新 型 S ln型 配 合物 的合成 和 表 征 及 轴 向配 位 热 力学 ae
郭 莉 芹 史 秀丽 阮文 娟 张 晓红
307) 00 1
朱志昂
( 南开大学化学学院, 天津
摘要 : 采用金属模板法合成 了四个新型 Sln型单 、 ae 双核金属 配合 物, 并用元 素分 析 、 核磁共振( MR)电喷 N H 、 雾质谱 (S— )傅里叶变换红外光谱( rI ) 手段进行 了表征. EI MS、 F— 等 R 使用紫 外. 可见 ( — s光谱滴定法 和圆二色 uv Vi ) (D) 谱研究 了主体金属 镍配合物 与咪唑类含 氮小分 子的轴 向配位反应 热力学性 质. C 光 结果表 明: 主体 与咪唑
( 和 Ⅳ 甲基 咪唑( - l 的配位数 是 2 而与 2E一一 l 和 2Mem 的配位 数是 1 轴 配体 系 的热力学数 I m) _ N Mem) , 一 t Mem 4 - l ; 据显示主体与咪唑类配体的平衡 常数按K ( )K ( Mem)K (一t 一 I > e2Mem) , eI >  ̄N- l >  ̄2E一 Mem)K (一 l ) 序依 次减 小; 得 m 4 f  ̄ 测 的△ 和 △ 数据表 明该轴 向配位反应为放热 、 熵增加过程. 关键词 : 金属模板法; 新型 S ln型配合物 ; 合成 表征 ; 轴 向配位热力 学; 圆二色光谱 ae
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热分析 (TA)
差热分析与差示扫 描量热法
(DTA, DSC)
热重分析法
(TGA)
热机械分析法 (TMA)
热膨胀法 (DIL) 动态热机械分析法
介电分析法
(DEA)
导热系数仪 热流法 激光闪射法
测量物理与化学过 程(相转变,化学 反应等)产生的热 效应; 比热测量
测量由分解 、挥发、气 固反应等过 程造成的样 品质量随温 度/时间的 变化
peak area A ~ heat of melting [mW/mg]
T = TS - TR
0
t1
t2
time [s]
所谓参比物即是一种热容与试样相近而在所研究的温度范围内 没有相变的物质,通常使用的是α-Al2O3,熔石英粉等。
相变包括两类过程: 第一类为物理过程,有熔化结晶、多晶相变,磁转变 等,此类一般属可逆反应; 第二类为化学过程,有分解、化合、化学吸附与解吸、 氧化、还原等,这一类多数是不可逆过程。特别是当 有气体参加或有气体逸出和有大量能量吸收或放出的 过程是这样。 例如:脱水、分解(放出气体)、氧化、化合(生成较稳定 的新相)等等。

Teo受实验影响较小,重复性好,与其它方法测得的起 始温度一致。国际热分析协会推荐用Teo来表示反应起 始温度。 差热曲线可以指出相变的发生、相变的温度以及估算 相变热,但不能说明相变的种类。在记录加热曲线以 后,随即记录冷却曲线,将两曲线进行对比可以判别 可逆的和非可逆的过程是冷却曲线上均能 反映出相应的峰,而非可逆反应常常只能在加热曲线上 表现而在随后的冷却曲线上却不会再现。
影响TG曲线的主要因素: 仪器因素——浮力、试样盘、挥发物的冷凝等; 实验条件——升温速率、气氛等; 试样的影响——试样质量、粒度等。
TG 应用实例
差热分析 (Differential Thermal Analysis, DTA)
差热分析(DTA)是在程序控制温度下,测量物质和参比 物的温度差与温度关系的一种方法。当试样发生任何物 理或化学变化时,所释放或吸收的热量使试样温度高于 或低于参比物的温度,从而相应地在差热曲线上可得到 放热或吸热峰。 差热曲线(DTA曲线),是由差热分析得到的记录曲线。 曲线的横坐标为温度,纵坐标为试样与参比物的温度 差(△T),向上表示放热,向下表示吸热。差热分析也 可测定试样的热容变化,它在差热曲线上反映出基线 的偏离。
差热曲线的温度需要用已知相变点温度的标准物质来标定。
影响差热曲线的因素
影响差热曲线的因素比较多,其主要的影响因素大致 有下列几个方面: 仪器方面的因素:包括加热炉的形状和尺寸,坩埚 大小,热电偶位置等; 实验条件:升温速率,气氛等; 试样的影响:试样用量,粒度等; 坩埚材料的影响。坩埚材料在实验过程中对试样、 产物(含中间产物)、气氛等都是惰性的,并且不起 催化作用。
热重分析仪(TG)原理图
TG – 应用范围
TG 方法常用于测定:
质量变化
热稳定性 分解温度 组份分析 脱水、脱氢
腐蚀 / 氧化
还原反应 反应动力学
TG 曲线
根据热重曲线上各平台之间的重量变化, 可计算出试样各步的失重量。 纵坐标通常表示: 质量或重量的标度 总的失重百分数 分解函数
在峰的前坡(图中AB段),取斜率最大一点向基线方向作切线与基线延长 线交于E点,称为外延起始点,E点的温度称为外延起始点温度,以Teo 表示。ABC所包围的面积称为峰面积。
差热曲线的特性

差热峰的尖锐程度反映了反应自由度的大小。自由度 为零的反应其差热峰尖锐;自由度愈大,峰越圆滑。 它也和反应进行的快慢有关,反应速度愈快、峰愈尖 锐,反之圆滑。
应用
• 图所示为双酚A型聚砜 -聚氧化丙烯多嵌段共 聚物的差示扫描量热 曲线。 • 由图可知,各样品软 段相转变温度均高于 软段预聚的转变温度 (206℃)。
BPS-1系列样品的DSC曲线
聚醚醚酮(PEEK)DSC图
材料热分析总结
• 程序控制温度, 因温度变化而引起的物性改变。
• 主要的物理变化(晶型转变、相变、吸附等)和 化学变化(脱水、分解、氧化/还原等)。 • 对材料的结构作鉴定,为新材料的研制提供有 价值的热力学参数和动力学数据。
在热重法中,DTG曲线比TG曲线更有用,因为它与DTA 曲线相类似,可在相同的温度范围进行对比和分析,从而 得到有价值的信息。
实际测定的TG和DTG曲线与实验条件,如加热速率、气氛、试样 重量、试样纯度和试样粒度等密切相关。最主要的是精确测定TG 曲线开始偏离水平时的温度即反应开始的温度。总之,TG曲线的 形状和正确的解释取决于恒定的实验条件。
热重法(Thermogravimetry, TG)是在程序控温下,测 量物质的质量与温度或时间的关系的方法,通常是测 量试样的质量变化与温度的关系。
• 基本概念: △m 质量变化 dm/dt 质量变化/分解的速率 DTG TG曲线对时间坐标作一次微分计算得的 微分曲线 DTG峰 质量变化速率最大点,作为质量变化 分解过程的特征温度 Tonset TG台阶的起始点,对分解过程可作热 稳定性的表征
红外(Infrared, IR)与拉曼光谱 (Raman)分析
红外光谱分析基本原理
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生:振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区 中红外区 远红外区
红外吸收光谱产生的条件
满足两个条件:
(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量;
(2)辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子:没有偶极矩,辐 射不能引起共振,无红外活性。 如:N2、O2、Cl2 等。 非对称分子:有偶极矩,红 外活性。 偶极子在交变电场中的作用示 意图
热分析
热分析:是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行 分析的总称。 根据国际热分析协会(ICTA)对热分析法的定义:“热分 析是在程序控制温度下,测量物质的物理性质随温度变 化的一类技术”。 所谓“程序控制温度”是指用固定的速率加热或冷却, 所谓“物理性质”则包括物质的质量、温度、热焓、尺 寸、机械、声学、电学及磁学性质等。
功率补偿型DSC示意图 S——试样;R——参比物
热量变化与曲线峰面积的关系
• 考虑到样品发生热量变化(吸热或放热)时,此种变 化除传导到温度传感装置(热电偶、热敏电阻等)以 实现样品(或参比物)的热量补偿外,尚有一部分传 导到温度传感装置以外的地方,因而差示扫描量热曲 线上吸热峰或放热峰面积实际上仅代表样品传导到温 度传感器装置的那部分热量变化。 • 样品真实的热量变化与曲线峰面积的关系为 m· H=K· A 式中,m——样品质量; H——单位质量样品的焓变; A——与H相应的曲线峰面积; K——修正系数,称仪器常数。
差示扫描量热法 (Differential Scanning Calorimetry, DSC)
DTA 技术具有快速简便等优点,但其缺点是重复性较差, 分辨率不够高,其热量的定量也较为复杂。1964 年,美国的 Waston 和O’Neill 在分析化学杂志上首次提出了差示扫描量热 法(DSC)的概念,并自制了DSC 仪器。不久,美国PerkinElmer 公司研制生产的DSC-I型商品仪器问世。随后,DSC技 术得到迅速发展,到1976 年,DSC方法的使用比例已达13.3%, 而在1984已超过20%(当时DTA 为18.2%),到1986年已超过 1/3。到目前为止,DSC堪称热分析三大技术(TG,DTA, DSC)中的主要技术之一。近些年来,DSC 技术又取得了突破 性进展,其标志是,几十年来被认为难以突破的最高试验温 度——700℃,已被提高到1650℃,从而极大地拓宽了它的应用 前景。
实际记录的曲线往往与理想状态有差异。例如, 过程结束后曲线一般回不到原来的基线,这是因 为反应产物的比热、热导率等与原始试样不同的 缘故。此外,由于实际反应起始和终止往往不是 在同一温度,而是在某个温度范围内进行,这就 使得差热曲线的各个转折都变得圆滑起来。
实际的差热曲线
图为一个实际的放热峰。 反应起始点为A,温度为 Ti;B为峰顶,温度为Tm, 主要反应结束于此,但反 应全部终止实际是C,温 度为Tj。自峰顶向基线方 向作垂直线,与AC交于 D点,BD为峰高,表示 试样与参比物之间最大 温差。
测量样品的维度变 化、形变、粘弹性 、相转变、密度等
测量介电常数、 损耗因子、导电 性能、电阻率( 离子粘度)、固 化指数(交联程 度)等
逸出气分析
(EGA – MS, FTIR)
热分析技术组成部分
• • • • • 程序控制温度系统 测量系统 显示系统 气氛控制系统 操作控制和数据处理系统
热重法(TG)
分子振动方程式
双原子分子的简谐振动及其频率 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
升温速率常常影响差热峰的形状,位置和相邻峰的分辨 率。提高升温速率有利于峰形的改善,但过大的升温速 率却又会掩蔽一些峰,并使峰顶的温度值偏高。由此可 见,升温速率的大小要根据试样的性质和量来进行选择。
试样的影响: 在差热分析中试样的热传导性和热扩散性都会对DTA 曲线产生较大的影响。如果涉及有气体参加或释放气 体的反应,还和气体扩散等因素有关。显然这些影响 因素与试样的用量、粒度、装填的均匀性和密实程度 以及稀释剂等密切相关。
差热曲线中的吸 / 放热峰是如何形成的?
在样品的熔融过 程时,样品端的 温度保持恒定, 而此时参比端的 温度仍在升高。 以参比与样品的 温度差对时间作 图,就得到了差 热曲线。
electric potential [m V] (~tem perature)
TM
re ferenc e signal sa mple sig nal TM meltin g temperatur e t1 t2 time [s ]
DSC的基本原理
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