Характеристики и свойства дилатометра DIL 420C

Дилатометр (от лат. dilato— расширяю и греч. МефсЭщ — измеряю) — измерительный прибор, предназначенный для измерения изменения размеров тела, вызванных внешним воздействием температуры, давления, электрического и магнитного полей, ионизирующих излучений или каких-либо других факторов. Наиболее важная характеристика дилатометра — его чувствительность к абсолютному изменению размеров тела.

Один из наиболее распространённых типов данного прибора — тепловой дилатометр, который служит для измерения линейного или объемного теплового образца в зависимости от температуры. Тепловое расширение является мерой того, как изменяется объём тела при изменении температуры.

Существуют оптико-механические, ёмкостные, индукционные, интерференционные, рентгеновские, радиорезонансные дилатометры.

Дилатометр DIL 402 C предназначен для определения коэффициента теплового расширения твердых материалов. Испытание проводится в атмосфере аргона. Максимальная температура до 2000 °C. Возможно испытание металлических материалов, в том числе с нанесенными покрытиями.

Измерительная система использует два индуктивных преобразователя смещения с высоким разрешением; с использованием измерительной системы из инвара, всесторонним термостатическим контролем предлагает самый высокий уровень точности, воспроизводимости и долговременной стабильности для измерений в диапазоне температур до 2000 °C.

Горизонтальная конструкция предлагает особые преимущества, особенно при измерениях двух образцов: гомогенное тепловое поле для обоих образцов, простота типового размещения образцов, безопасность при разложении или плавлении и эффективная защита измеряющей системы потоком защитного газа.

Работа остается простой и безопасной из-за точного расположения образца в специальные держатели в вырезах трубчатого держателя образца, благодаря индивидуальным моторизованным приводам и установки нуля для обоих толкателей и легкости перемещения печи. Различные нагревательные системы позволяют оптимальную регулировку при различных специфических задачах.

Взаимозаменяемые печи с температурным диапазоном от -180°C до максимальной 2000 °C перекрывают все применения для точных измерений изменений размеров для высокотехнологичной керамики и металлов как при исследованиях и разработке новых материалов, так и в контроле качества на производстве.

Измерения температур обоих образцов сравниваются между собой для получения дополнительной информации.

Измерение температуры образца воспроизводимо выполняется термопарой, которая помещается в центр между образцами.

Рутинные измерения с высокой пропускной способностью и точные сравнительные измерения являются двумя важными областями применения нового двойного и дифференциального дилатометра.

Рис. 2.1. Дилатометр DIL 402 C.

DIL 402 C — Технические характеристики.

• · Температурный диапазон: -180°C … 500 °C, комн … 1000 °C, комн … 1600 °C, комн … 2000 °C (4 взаимозаменяемые печи).
• · Скорость охлаждения и нагревания: 0.01 K/мин … 50 K/мин (зависит от печи).
• · Держатель образца: кварц <1000°C Al₂O₃<1700°C графит 2000°C
• · Измеряемый диапазон: 500/5000 мкм
• · Длина образца: макс. 50 мм
• · Диаметр образца: макс. 12 мм (дополнительно 19 мм)
• · Дl разрешение: 0.125 нм / 1.25 нм
• · Атмосфера измерений: инертная, окислительная, восстановительная, статическая и динамическая
• · Контроллер потока и клапан для продувочного газа (дополнительно)
• · c-DTA^®для расчета ДТА-сигнала при дилатометрических измерениях, идеально для калибровки температуры (опция).
• · Высокий вакуум до 10^-4мбар (10^-2Па)
• · Подключение кQMS 403 DAлolos^®с помощью нагреваемого адаптера, устанавливаемого к выходу из печи.

Программное обеспечение.

Дилатометр DIL 402 C работает с программным пакетом Proteusв операционной системе Windows. Программное обеспечение Proteus включает в себя все необходимое для проведения измерений и вывода результатов. Комбинация интуитивно понятных меню и автоматизированных подпрограмм делает программное обеспечение очень дружественным инструментом, позволяя при этом проводить сложные анализы. Программное обеспечение Proteus лицензировано и может быть установлено на другие вычислительные системы.

Особенности дилатометрического анализа:

• · Предоставление абсолютных или относительных кривых расширения/сжатия.
• · Различные опции коррекции:
  • o расширение прободержателя может быть скорректировано либо проведением калибровки, либо коррекцией прободержателя.
  • o offset коррекция
• · Полуавтоматические подпрограммы для определения температур начала, конца и пиков эффектов.
• · Переход стеклования и точки размягчения
• · Расчеты в соответствии с DIN (немецкие стандарты)
• · Автоматическое определение точки размягчения
• · Коэффициенты расширения: графическое или табличное представление технического и физического коэффициентов расширения
• · Анализ стадий спекания
• · Автоматическое определение сжатия в течение стадии спекания
• · Программное обеспечение для спекания с контролируемой скоростью (СКС/RCS) (опция)

Применение.

Железо

График показывает линейное термическое расширение и физический коэффициент термического расширения (физическая альфа) железа. Проба была измерена в атмосфере гелия со скоростью нагревания 5 К/мин. При 906 °C (пиковая температура физической альфы) было зарегистрировано сжатие, которое приписывают изменению в кристаллической решетке (bcc-> fcc). Другое изменение в кристаллической решетке обнаружено при 1409 °C. Отклонения между измеренными и литературными данными для переходных температур объясняются наличием малых количеств примесей в материал. (измерение сDIL 402 C).

Нитрид кремния

Благодаря своим отличным термическим и механическим свойствам нитрид кремния все больше и больше используется для высокотехнологичных применений (например, клапаны в автомобильных двигателях). И, конечно же, свойства конечных деталей сильно зависят от процесса производства и спекания. На рисунке представлены термическое расширение и коэффициент термического расширения для сырья нитрида кремния. Спекание начинается при 1201 °C из-за влияния спекающих добавок. Основная стадия сжатия происходит при 1424 °C (экстраполированная температура начала эффекта). Эффект при температурах выше 1760 °C обусловлен выделением добавок. (измерение сDIL 402 C).

Рис. 2.2.

Образец из необожженного оксида алюминия.

Был исследован образец из сырого отпрессованного изделия из оксида алюминия на дилатометреDIL 402 Cс использованием программы управления скоростью спекания (NETZSCH RCS-Software). Скорость нагревания была 10 К/мин. Использовался режим программы старт/стоп (пороговое значение: 10 мкм/мин (0.064%/мин)). Благодаря RCS-контролю скорость нагревания во время спекания была снижена, чтобы получить постоянную линейную скорость спекания. До 1150 °C было измерено влияние добавок (например, органических связующих, глины). Главная стадия спекания была зарегистрирована в области между 1150 и 1350 °C.

Рис. 2.3.

Рис 2.4.

Принадлежности.

• · Охлаждающий термостат для стабилизации температуры измерительной системы дилатометра, независимый от внешнего водоснабжения
• · Различные вакуумные насосы, включая турбомолекулярные, для создания чистой атмосферы или измерений под вакуумом
• · Нагреваемый адаптер для подключения кQMS 403 DAлolos^®через нагреваемый кварцевый капилляр
• · Широкий выбор держателей для различных материалов с различной геометрией формы
• · Защитные трубки для термопар
• · Защитные контейнеры для образцов из агрессивных материалов
• · Держатели для образцов различного диаметра
• · Оборудование для пробоподготовки
• · Калиброванный верньер для ручного ввода длины образца