所有的材欧洲杯足球竞彩料,除了一些例外,扩大时加热。然而,扩张的数量每度温度变化取决于物质的变化。由于结构是由众多的材料,如电子、机、卫星、建筑物、或桥梁,冷却或加热时,他们的经验欧洲杯足球竞彩材料之间的紧张关系。
这种压力可能会导致失败如果他们不打算处理方差在扩张。TMA是一个快速的方法来测量样品的温度的扩张。
TMA 4000热机械分析仪(TMA)是用来精确测量小的修改样品的尺寸而害了一个预定的温度范围(图1)。
它是一个实验室分析仪与小桌面足迹但潜力巨大容易和准确评估热膨胀系数(CTE)。它结合了几个元素来改善它的简单使用,同时提高准确性和灵敏度。
样品保存在一个炉外壳,使用闭环温度控制的温度保持在十分之几个学位(图2)。
熔凝石英平台支持样本和位置传感器连接到一个熔凝石英探测器,其体重减轻的浮力漂浮和减少使用测力传感器,跟踪它的高度。
石英探测、石英平台和样本扩大炉升温。探针的扩张和平台互相抵消,位置传感器的输出可以被视为单独的扩张的直接测量样品。浮力浮抑制了外部振动和盾牌的石英样品加载过程中断裂。
事实上,TMA技术人员仅仅零传感器和探测器的位置水平,提升了探测器,集样本在这个平台上,滴调查样本,提高炉子的样本,并开始温度程序。生成的记录描述了样本的扩张随着温度的变化。
理论
TMA监测样本的扩张作为温度的函数。结果,主要目标是一块样品高度和温度。样品的增长是温度的线性函数在适当缩小范围的温度。
因此,扩展曲线的斜率在整个温度范围内的关注也可以报道。
如果膨胀率是相对线性,样品可以平衡在T1, TMA的高度测量,然后使用TMA温度程序到另一个温度加热T2,平衡,高度记录,然后膨胀率和膨胀系数计算(代表大会为α):
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在哪里l0代表原样品高度在20°C,ΔT代表长度(高度)的变化,和ΔT是两个平衡温度之间的温差。这个alpha代表的平均膨胀系数(CTE)这个温度范围。
这CTE从扫描数据也可以决定在一个合适的扫描速度缓慢(在时间扫描平衡条件)通过选择菜单上的热膨胀系数项的软件,然后进入两个温度定义的温度区域CTE待定。
温度通常范围从10到40度(图3)。大多数设施使用TMA遵循这一技术。
图1所示。载4000人。图片来源:PerkinElmer
图2。载4000年截面图显示功能组件。图片来源:PerkinElmer
图3。决心CTE的聚四氟乙烯。图片来源:PerkinElmer
为更广泛的情况下呈现CTE作为温度的函数在一个宽温度范围:
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代表温度T的膨胀曲线的斜率,和l0代表了最初的样本高度。随着坡度不太可能在宽温度范围内保持一致,α作为温度的多项式的权力。CTE数据生成4000年获财资市场公会为了确定多项式的因素。
实验变量
精确CTE数据需要精密TMA的使用,但它也需要良好的实验过程。
下面是一些处理样本时应考虑的因素和发展的方法。
样品的高度
广义上说,扩大长度越大,越大长度变化信号和CTE越大精度。作为一个基准,样本10毫米的高度。由于线性范围广泛,炉的高度(40毫米),TMA 4000可以接受样品12或22毫米高度,基于所使用的探测类型。
样品的形状
最终的样品会有一个非常平的顶部和底部,这样任何负载应用于调查样本的分布在一个足够大的表面积,防止样品失真。正确CTE读数只能实现如果样品不扭曲软化在实验的结果。
当然,有效CTE读数可以获得任何形状的样品,只要样品几何形状保持不变。由于伟大的灵敏度和线性粘滞阻尼的浮动悬挂,极轻力可能不会引起噪声提供由于周围的振动。
样本取向
样品不一定会生长各向同性的。例如,纤维将扩大在整个纤维相比完全不同;和一个电路组件可以使用纤维填料内扩张限制的一个轴或在一个平面上,迫使第三方向的体积膨胀。描述这样一个示例中,三个轴的扩张以及每个需要测量。
探针力
力的调查的样本是在控制TMA运营商。力可以不断调整向上或向下的方向。平均而言,较低的力量是必需的,如果样品预计软化。如果样品没有预期的软化温度范围内被测试,更强的探针力是必需的。
净化气体
通常,净化气体氮或,当没有威胁的氧化,空气。标准的清洗速度是20 cc /分钟,但这个速度并不重要。由于其较高的热导率,氦是一个更优越的净化气体。样本调整与氦更快,允许更快的扫描速度。4000年载,另一方面,与氮是建立和优化使用,便宜得多。
升温速率和平衡时间
CTE测量是基于两个温度之间的高度差,和计算精确,样本和热电偶平均气温应该非常接近对方。
这最好通过允许完成平衡加载示例后,允许适当的时间(和温度)开始扫描部分后利用CTE估计的数据。
平衡期的程度是由样本大小,有效样本是如何连接到石英的热平台、室内样品的热导率,炉温,清洗类型。一个方法来确定需要多少时间加热到一个新的等温线和观察需要多长时间的信号变得稳定。
程序
样品制备
CTE测量的样品必须被削减,顶部和底部表面是平面和并行。它不应该是任何厚左右比需要正确地站在讲台上,它必须没有毛刺,样品或影响调查。
样品的制备方法不应该把紧张或压力,可以发布的加热,也不应该提高样品的温度足以创建一个物理变化。用于塑料、剃须刀刀可能就足够了,虽然陶瓷的宝石系统可能是必要的。
温度校准
内置数字整改,热电偶使精确的温度读数和分析。温度校准的主要原因是补偿产生的温差热电偶之间的加热系统提示和样品的平均温度。
这种变化将是微不足道的薄膜或纤维和不明显(以温和的扫描速度)1毫米高固体在好与炉管接触地面。
插入一小块之间的明显融化标准探测器和运行温度程序的平台,然后用户会使用样本,任何人都可以简单地检查之间的温差热电偶的顶端和底部平台。这是温度标定的基础。
长度校准
长度校准是在设置完成,不受任何操作条件。简单的检查,评估材料的实际高度盘,分别用千分尺测量。
校准样品的长度变化(铝样品提供)可以使用温度测量程序和实验环境,将用于运行测试。
这种方法的优点是调整了一些缺陷以及整流熔凝石英扩张。这个过程是最有效的标准样品时强烈匹配样品进行测试。
基线减法
当样品不需要减去一个基线执行正确使用膨胀探头和适度的扫描速度。为了验证这一点,用户只需要运行一个没有基线标准条件下,比较了位移的一个典型的示例。
图4。扩张的纯元素标准铝、黄金、和硅。图片来源:PerkinElmer
当执行CTE估计,应扣除基线膨胀曲线如果样品都被封闭在一个胶囊,坐在一个基座,膨胀计,或悬浮在扩展的剪辑。此外,当加热率比上面提到的使用,消除基线最小化温度梯度引起的系统误差。
结果
运行参考样本和比较提供的数据结果的实验室是一个技术来评估一种TMA的能力。标准参考材料731 - l1、硼硅玻璃热膨胀是主要参考发达国家标准与技术研究院(NIST)。
其他物质研究了纯金属:金、银、铝——所有这些曾被英国国家物理实验室检查。这些是PerkinElmer的基本热分析熔点温度校准材料。欧洲杯足球竞彩
下面的图像描述熔凝石英CTE的原始数据,表中已纠正。测试环境是现实的,升温速率的5°C /分钟和氮净化气体。样本大小范围从5到10毫米。
扩大统计数据的三个纯材料如图4所示。欧洲杯足球竞彩
图5描述了NIST硼硅玻璃标准扩展信息以及TMA 4000扩展信息。
表1比较了TMA发现NIST和不良贷款数据总结CTE的值在227°C四个参考资料。欧洲杯足球竞彩玻璃情节描述了NIST TMA 4000年数据和温度。
图5。硼硅玻璃的扩张。图片来源:PerkinElmer
表1。CTE结果使用标准的材料。欧洲杯足球竞彩来源:PerkinElmer
| 材料 |
CTE(嗯/ mC)在227°C |
| TMA 4000 |
不良贷款/ NIST值 |
| 铝(不是相同的材料) |
25.08 |
26.4 |
| 银 |
19.15 |
20.6 |
| 黄金 |
15.24 |
15.4 |
| 硅 |
3.2 |
3.5 |
| 硼硅玻璃 |
4.5 |
4.33 |
总结
结果表明,TMA 4000能准确估计特征明显许多材料的热膨胀系数。欧洲杯足球竞彩
由于其低CTE和导热性差,硼硅玻璃是一个特别困难的样本。测量电子的质量,调查/阶段测量系统的设计,精确的恒温器的线性位置传感器为TMA 4000的能力来实现这些结果。
桌面的小振动可能引起噪音敏感的位置传感器;因此,使用一个阻尼悬架系统是至关重要的。
当评估低膨胀的空间变化,个头矮小的样本中常见的电子行业,这种级别的精度和灵敏度是至关重要的。
引用
- 凯夫人在线,2.3.5节1.1版本更新2 2010年12月(在线物理常数数据库由国家物理实验室)
这些信息已经采购,审核并改编自PerkinElmer提供的材料。欧洲杯足球竞彩
在这个来源的更多信息,请访问PerkinElmer。