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材料物理性能分析
2021/4/14 星期三
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内容

2. 电阻分析在材料研究中的应用
3. 热分析在材料研究中的应用
4. 磁性测量
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材料物理性能分析
研究不同材料的量热计法
在金属研究中常用的是撒克司(Sykes)和史密斯(Smith)法。
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热分析基本原理
热效应的来源：材料物理或化学变化
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现代 热分析方法
热分析是在程序控制下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。
质量
热重法TG (Thermal Gravitymeter)
温度
差热法DTA (Differential Thermal Analyzer)
热量
差示扫描量热法DSC (Differential Scanning Calorimeter)
尺寸
热膨胀法
力学
热机械分析TMA (Thermal Mechanical Analyzer)
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1差热法DTADifferential Thermal Analysis
在相同条件下，测量试样与标准试样间的温度差
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DTA
温度
时间
差热电势
(温差)
时间
温度
差热电势
(温差)
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DTA曲线
吸热转变 T试放热转变 T试> T标
对同一物质不同的实验条件差热分析测量值可能不一致
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高聚物的DTA曲线示意图
加热过程中依次发生玻璃化转变Tg、结晶Tc、熔融Tm、热氧化Tox裂解等转变
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2差示扫描量热法DSCDifferential Scanning Calorimetry
试样和标样在程序控温下，测量输给试样和标样的热流量（或功率）差与温度或时间的关系。
DSC基本特征：
试样和标样温度差为0；
试样和标样必须在相同条件下加热
DSC和DTA曲线形状相似，但纵坐标意义不同， DTA 表示温差， DSC表示热流率
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DSC的应用
玻璃化转变
熔融、结晶
共熔温度、纯度
物质鉴别
相容性
热稳定性、氧化稳定性
热力学参数
反应动力学
液相、固相比例
比热
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热分析应用举例1 研究相图
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DSC measurement of martensitic transformation
Temperature
endothermic Heat Flow exothermic
2 研究相变曲线
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Thermomechanical behaviour of NiTi
Stress
Strain
Temperature
As
Af
Shape memory effect of NiTi
Temperature
dQ/dt
(DSC)
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3 研究有序-无序相变
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通过熔点进行高分子材料的鉴别（DSC）
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热重分析(TG )测试CuSO4 5H2O的热重曲线
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热膨胀测试方法及应用
测试方法：机械放大、光学放大、电磁放大
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机械放大
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光学放大
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电磁膨胀仪
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线膨胀系数计算公式：
式中l、l0分别为试样在T、T0温度时的长度，
后一项为石英棒的线膨胀系数石= 10-6
试样
石英棒
石英管
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应用1 测定相变点
纯铁加热过程中比容变化
钢中组织的比容顺序：马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体
钢的高温组织奥氏体比容最小
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铁碳相图
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钢的热膨胀曲线示意图
a)亚共析钢 b)共析钢 c) 过共析钢
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