材料的熱學性能ppt課件(參考版)
2025-01-17 21:49本頁面
【正文】 兩者最大的差別是 DTA只能定性或半定量，而 DSC的結(jié)果可用于定量分析。 DSC曲線 DSC與 DTA測定原理的不同 DSC是在控制溫度變化情況下，以溫度（或時間）為橫坐標，以樣品與參比物間溫差為零所需供給的熱量為縱坐標所得的掃描曲線。 縱坐標 ： 熱流率 橫坐標： 溫度 T (或時間 t) 峰向上表示吸熱 向下表示放熱 在整個表觀上 ， 除縱坐標軸的單位之外 ， DSC曲線看上去非常像 DTA曲線 。 熱流型 DSC 與 DTA儀器十分相似 ，是一種定量的 DTA儀器 。 ? ， 試樣和參比物都處于動態(tài)零位平衡狀態(tài) ， 即二者之間的溫度差 ?T等于 0。 整個儀器由兩套控制電路進行監(jiān)控 。 測量靈敏度和精度大有提高 。 基本原理 ?為了克服差熱缺點 ， 發(fā)展了 DSC。 ? 分類：根據(jù)所用測量方法的不同 ? 1. 功率補償型 DSC ? 2. 熱流型 DSC 基本原理 ?DTA存在的兩個缺點： ?1） 試樣在產(chǎn)生熱效應(yīng)時 ， 升溫速率是非線性的 ，從而使校正系數(shù) K值變化 ， 難以進行定量； ?2） 試樣產(chǎn)生熱效應(yīng)時 ， 由于與參比物 、 環(huán)境的溫度有較大差異 ， 三者之間會發(fā)生熱交換 ， 降低了對熱效應(yīng)測量的靈敏度和精確度 。 ? DTA的特點： ? 簡便快捷、重復(fù)性差、分辨率低、熱量定量難。 ? DTA曲線中信息： ?峰的數(shù)目、位置、方向、高度、寬度和面積等均具有一定的意義。 ? 說明： ? 程序控制溫度：固定加熱或冷卻速率 ? 物理性質(zhì)：質(zhì)量、溫度、熱焓、尺寸、力學性能、電學及磁學性質(zhì)等。對相同組成的各塊樣品，最大溫差并不是固定不變的，所以測定一種玻璃的穩(wěn)定性，必須取多個試樣，并進行平行實驗。 2 . 抗熱應(yīng)力損傷因子 ? 陶瓷熱穩(wěn)定性測定方法 一般是把試樣加熱到一定的溫度，接著放入適當溫度的水中，判定方法為：① 根據(jù)試樣出現(xiàn)裂紋或損壞到一定程度時，所經(jīng)受的熱變換次數(shù)；② 經(jīng)過一定的次數(shù)的熱冷變換后機械強度降低的程度來決定熱穩(wěn)定性；③ 試樣出現(xiàn)裂紋時經(jīng)受的熱冷最大溫差來表示試樣的熱穩(wěn)定性，溫差愈大，熱穩(wěn)定性愈好。 R?????E 2 ?eff/?2(1－ ?) 用于比較具有不同斷裂表面能的材料。 1. 考慮問題的出發(fā)點 抗熱應(yīng)力損傷性正比于斷裂表面能，反比于應(yīng)變能的釋放率。 材料中微裂紋擴展、蔓延的程度，積存的彈性應(yīng)變能、裂紋擴展的斷裂表面能影響材料的抗熱損傷性。 ? 例如：耐火磚中含有氣孔率時具有最好的抗熱沖擊損傷性，但氣孔的存在會降低材料的強度和熱導(dǎo)率，熱應(yīng)力因子減小。 3） 第三熱應(yīng)力抵抗因子 R`` （ 明確最大冷卻速率 ） ? 適合于含有微孔的材料、非均質(zhì)的金屬陶瓷。 如材料樣品的厚度為 rm, 則有畢奧模數(shù) β khr m?? 顯然 ， β 大 ， 對熱穩(wěn)定性不利 材料的熱穩(wěn)定性 ： 2） 第二熱應(yīng)力抵抗因子 R`： 單位： (J/cm/S) ,如考慮樣品的形狀則有： lf、EkR??? )1( ?? S為非平板樣品的形狀因子 。 3） 多相復(fù)合材料因各向膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力 A B A B A B 材料的熱穩(wěn)定性 3. 抗熱沖擊斷裂性能： 1） 第一熱應(yīng)力抵抗因子 R： 當最大熱應(yīng)力值 σmax σf (強度極限 ） ， 材料就不會斷裂 ， 材料所能承受的溫差越大 ， 材料的熱穩(wěn)定性就越好 。(T0 T’ T’ Tll l ??? ?0 T’T0 時 ， σ 0， 桿受壓應(yīng)力 T’T0 時 ， σ 0， 桿受拉應(yīng)力 材料的熱穩(wěn)定性 2） 因溫度梯度而產(chǎn)生的熱應(yīng)力 物體迅速加熱時 ， 外表面溫度比內(nèi)部高 ， 則外表膨脹比內(nèi)部大 ， 但相鄰的內(nèi)部的材料限制其自由膨脹 ， 因此 表面受壓應(yīng)力 ， 而 相鄰內(nèi)部材料受拉應(yīng)力 。 紅外窗口的抗壓 ZnS， 165度保溫 1小時 ， 投入 19度的水中 ， 不能有微裂紋； 火箭噴嘴：瞬時承受 30004000K溫差的熱沖擊 ， 同時還要經(jīng)受高速氣流和化學腐蝕作用 。 ? 高分子材料熱導(dǎo)率很低 ? 熱傳導(dǎo)是靠分子鏈節(jié)及鏈段運動的傳遞，其對能量傳遞的效果較差。 ? 半導(dǎo)體材料的熱傳導(dǎo)： ? 電子與聲子的共同貢獻 ? 低溫時，聲子是熱能傳導(dǎo)的主要載體。 ? 熱傳導(dǎo)依賴于晶格振動（聲子）的轉(zhuǎn)播。 d) 非晶熱傳導(dǎo)有其特殊性 ： ① 不考慮光子導(dǎo)熱 ， 在所有溫度下 ，非晶導(dǎo)熱低于晶體； ② 在較高溫度下熱導(dǎo)率比較接近 ③ 非晶熱導(dǎo)隨溫度變化沒有出現(xiàn)極值 。 輕元素的固體和結(jié)合能大的固體熱導(dǎo)率大 。 奧氏體 淬火馬氏體 回火馬氏體 珠光體 影響熱導(dǎo)率的因
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