材料分析测试技术 课件 第十一章 热分析测试技术 .pptx

材 料 分 析 测 试;热分析技术的基础：物质在加热、冷却过程中，随着物理状态、化学状态的变化（熔融、凝固、结晶、升华、脱水、氧化、相变、化学反应等），通常伴随有相应的热力学性质（热焓、比热、导热系数等）或其它性质（质量、力学性质、电阻等）的变化。 对某些性质（参数）的测定，可分析研究物质的物理、化学变化过程。;热分析可以解释为以热进行分析的一种方法。根据物质的温度变化所引起的性能变化来确定状态变化的方法统称为热分析。 热分析：指在程序控制温度的条件下，测量物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。 程序控制温度：线性升温或降温、恒温、循环或非线性升温、降温。 物质：指试样本身和(或)试样的反应产物，包括中间产物。 物理性质：质量、温度、能量、尺寸、力学、声、光、热、电、磁。;热 分 析;几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数;热分析的优点;熱分析の木;第一节 差热分析（DTA）;一、差热分析的基本原理及设备;样品和参比物分别装在两个坩埚内，两个热电偶反向串联（同极相连，产生的热电势正好相反）。 样品和参比物在相同的条件下加热或冷却，当样品未发生物理或化学状态变化时，样品温度(TS)和参比物温度(TR)相同，温差△T＝0，相应的温差电势为0； 当样品发生物理或化学变化而发生放热或吸热时，样品温度(TS) 低于或高于参比物温度(TR)，温差△T≠0，相应的温差热电势信号放大后送记录仪。;差热分析仪结构示意图 1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电偶；6-冰冷联结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶；10-放大器；11-x-y记录仪;（1）热电偶 DTA关键元件，兼具测温及传输温差电动势的功能，其精确度直接影响差热分析的结果。 铜-康铜（长期350℃ /短期500 ℃ ） 铁-康铜（600/800 ℃ ） 镍铬-镍铝（1000/1300℃ ） 铂-铂铑(1300/1600 ℃ ) 铱-铱铑（1800/>2000 ℃）;（2）测量池;（3）程序温控装置;（5）记录仪;二、差热分析曲线;基线;2、吸热峰、放热峰;3、DTA曲线上转变点的确定;4、热反应速度的判定;5、影响差热分析曲线的因素;升温速率过小差热峰变圆变低，甚至显示不出来。;丙四苯的DTA曲线;气氛的影响 不同性质的气氛如氧化性、还原性和惰性气氛对DTA曲线的影响很大，有些场合可能会得到截然不同的结果。 参比物的影响 参比物与样品在用量、装填、密度、粒度、比热及热传导等方面应尽可能相近，否则可能出现基线偏移、弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰。;（2）仪器因素的影响;（3）样品的影响;CuSO4·5H2O的DTA曲线;NH4NO3的DTA曲线;装填密度 影响扩散速度和传热，因而影响曲线形态。 装填过于疏松，反应速度减慢，使邻近峰合并，一般采用紧密装填。 试样粒度、用量、装填情况与参比物尽可能相同。;三、差热分析的应用;CaC2O4·H2O;2、定量分析;4、应用举例;差热分析法测定相图 (a)测定的相图 (b)DTA曲线;第二节 差示扫描量热法（DSC）;第十一章 热分析测试技术——差示量热分析;一、DSC基本原理与差示扫描量热仪 二、DSC曲线 三、DSC的应用;一、DSC基本原理与差示扫描量热仪;功率补偿式差示扫描量热法;两条控制电路: 一条控制温度，使样品和参比物在预定的速率下升温或降温； 另一条用于补偿样品和参比物之间的温差，通过功率补偿电路（调节加热丝电流）使样品与参比物的温度保持相同。 记录补偿给试样和参比物的功率差随T（或t）的变化就可获得DSC曲线。;二、DSC曲线;式中，△P为所补偿的功率；dQS/dt为单位时间给试样的热量；dQR/dt为单位时间给参比物的热量。 试样放热或吸热的热量△H为： 右边的积分就是峰面积，是热量的直接度量。不过试样和参比物与补偿加热丝之间总是存在热阻，致使补偿的热量或多或少产生损耗，因此样品热效应真实的热量与曲线峰面积的关系为： 式中，m为样品质量；△Hm为单位质量样品的焓变；K为修正系数，称仪器常数，可由标准物质实验确定：对已知△H的样品测量相应的A，则根据上式可求得K。;影响DSC曲线的因素;三、DSC的应用;2、样品比热容的测定;方法： 首先测定空白基线，即空试样盘的扫描曲线； 然后在相同条件下使用同一个试样盘依次测定蓝宝石和试样的DSC曲线； 由于dT/dt相同，按上式， 在任一温度T时，都有：;CuAlMn形状记忆合金;第三节 热重分析（TG）;一、热重分析原理及仪器