熱膨脹儀DIL 402 Expedis Classic說(shuō)明介紹

耐馳公司新款熱膨脹儀 DIL 402 Expedis Classic 集成了熱膨脹測(cè)量領(lǐng)域技術(shù)，為寬廣應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。DIL Expedis 系列的所有型號(hào)均基于 NanoEye 測(cè)量系統(tǒng)，在測(cè)量范圍與精度兩方面達(dá)到了新的高度。

NanoEye 每一納米均納入計(jì)算 量程與分辨率的新的標(biāo)桿 對(duì)于傳統(tǒng)的熱膨脹儀，測(cè)試量程與分辨率這兩個(gè)參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實(shí)現(xiàn)；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。 新型自反饋光電位移測(cè)量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾，能夠同時(shí)提供高分辨率、線性度與無(wú)以匹敵的寬廣量程。 工作原理 在測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)樣品發(fā)生膨脹時(shí)，圖中所有的綠色部分將在線性導(dǎo)軌（圖中藍(lán)色部分）的引導(dǎo)下向后移動(dòng)，并由光學(xué)解碼器測(cè)出相應(yīng)的長(zhǎng)度變化。

儀器特點(diǎn)

使用壽命長(zhǎng) DIL 402 Expedis Classic 既可配備為單樣品系統(tǒng)，也可配備為雙樣品/差示系統(tǒng)。兩個(gè)版本的主機(jī)均已集成了測(cè)量熱膨脹所需的所有硬件。既沒(méi)有多余的外部電纜，也不需要額外的冷卻水浴。 Expedis Classic 操作簡(jiǎn)單，免維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，工作負(fù)擔(dān)低，保證了使用者生產(chǎn)的順暢性。該系統(tǒng)的獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得樣品支架的更換十分簡(jiǎn)單，避免了損壞支架的風(fēng)險(xiǎn)。 優(yōu)越的氣密性和隔熱設(shè)計(jì)是保證在預(yù)設(shè)氣氛下得到結(jié)果的先決條件。氣密性設(shè)計(jì)和集成的氣體流量裝置能夠確保純凈的測(cè)量氣氛。氣體直接穿過(guò)測(cè)量單元和樣品室。樣品室的良好的隔熱性則避免了由環(huán)境造成的溫度波動(dòng)。

操作簡(jiǎn)單 對(duì)于新款 DIL 402 的樣品測(cè)試，使用預(yù)設(shè)定的測(cè)試程序能夠簡(jiǎn)化操作者的測(cè)試準(zhǔn)備過(guò)程。 儀器的 MultiTouch 功能能夠利用獨(dú)特的尾式頂樣操作獲得裝樣效果。在預(yù)設(shè)定的接觸力下，可對(duì)樣品的初始長(zhǎng)度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。爐體的閉合具有緩沖效果，從而保證了樣品位置的穩(wěn)定。 DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同的樣品長(zhǎng)度。通過(guò)導(dǎo)向桿，可將熱電偶調(diào)整至與樣品長(zhǎng)短相匹配的合適的位置，無(wú)需彎曲熱電偶。 爐體的更換也十分的簡(jiǎn)單，無(wú)需專門(mén)的經(jīng)驗(yàn)。只需幾次點(diǎn)擊操作，便能開(kāi)始測(cè)試。

DIL 402 Expedis Classic - 技術(shù)參數(shù)

• 溫度范圍：RT … 1600°C
• 升溫速率：0.001 ... 50 K/min
• 測(cè)量系統(tǒng)：NanoEye（單樣品，或雙樣品/差示系統(tǒng)）
• 樣品支架：熔融石英或氧化鋁，可自由更換。
• 溫度準(zhǔn)確度：1 K
• 溫度精度：0.1 K
• m.CTE（平均線膨脹系數(shù)）重復(fù)性：10^-8 1/K
• 測(cè)量范圍：± 5000 μm
• 分辨率：2 nm（全量程）
• 樣品長(zhǎng)度：0…52mm（自動(dòng)樣品長(zhǎng)度測(cè)量）
• 氣體控制：1 路（標(biāo)配），或 3 路（選配）
• 氣氛：惰性，氧化性，靜態(tài)/動(dòng)態(tài)
• 可選配空氣壓縮冷卻系統(tǒng)

DIL 402 Expedis Classic - 技術(shù)參數(shù)

• 溫度范圍：RT … 1600°C
• 升溫速率：0.001 ... 50 K/min
• 測(cè)量系統(tǒng)：NanoEye（單樣品，或雙樣品/差示系統(tǒng)）
• 樣品支架：熔融石英或氧化鋁，可自由更換。
• 溫度準(zhǔn)確度：1 K
• 溫度精度：0.1 K
• m.CTE（平均線膨脹系數(shù)）重復(fù)性：10^-8 1/K
• 測(cè)量范圍：± 5000 μm
• 分辨率：2 nm（全量程）
• 樣品長(zhǎng)度：0…52mm（自動(dòng)樣品長(zhǎng)度測(cè)量）
• 氣體控制：1 路（標(biāo)配），或 3 路（選配）
• 氣氛：惰性，氧化性，靜態(tài)/動(dòng)態(tài)
• 可選配空氣壓縮冷卻系統(tǒng)

DIL 402 Expedis Classic - 軟件功能

獨(dú)特的 Proteus^®7 膨脹儀軟件提供了用戶所需的一切：運(yùn)行流暢，提供可靠的結(jié)果，快捷*效。它在提供豐富功能的同時(shí)，也具有清晰的用戶界面。此外，由于它的直觀性，所以也十分易學(xué)。

但是，這還遠(yuǎn)不是全部。即使是有經(jīng)驗(yàn)的操作者，也會(huì)為這一軟件可提供的眾多選件功能而留下深刻印象 -- 特別是密度測(cè)量， c-DTA^® 專利技術(shù)，和創(chuàng)新性的識(shí)別軟件功能。

Proteus^® 軟件特殊功能一覽

• 軟化點(diǎn)檢測(cè)
• 軟件控制的力的調(diào)整（包括：線性力，恒定力，斜變力，步階力）
• 密度測(cè)量*
• 用于溫度校正和檢測(cè)熱效應(yīng)的c-DTA^®* 功能
• 速率控制燒結(jié) RCS*
• 曲線識(shí)別*，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比識(shí)別未知的ΔL/L0曲線

*選配

密度測(cè)量

這一插件能夠測(cè)量樣品密度的連續(xù)變化，可應(yīng)用于固體、液體、熔體、粘稠樣品（如涂料），以及用于計(jì)算各向異性材料的體膨脹。

c-DTA^® 專利*技術(shù)

c-DTA^® 信號(hào)能夠在分析長(zhǎng)度變化的同時(shí)分析吸放熱效應(yīng)。同時(shí)也能夠用于溫度校正。

*專利號(hào) DE102013100686

軟件

（對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的擴(kuò)展分析）

• 動(dòng)力學(xué)軟件*
• 峰分離軟件*（用于DIL微分信號(hào)的處理）

*選配

曲線識(shí)別 Identify

Identify 是業(yè)界DIL 曲線識(shí)別技術(shù)，包括檢索軟件、以及內(nèi)置的多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中成百上千的參考數(shù)據(jù)，涉及陶瓷、無(wú)機(jī)、金屬、合金、高分子及有機(jī)物領(lǐng)域。除了耐馳公司提供的數(shù)據(jù)庫(kù)，客戶也可自行創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與其他用戶共享。

利用曲線識(shí)別技術(shù)，基于測(cè)試曲線的膨脹量、形狀及斜率在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行匹配檢索，可以對(duì)未知樣品進(jìn)行鑒定分析。也可將某個(gè)已知樣品作為標(biāo)準(zhǔn)，一批未知樣品與其進(jìn)行比較并評(píng)估，以進(jìn)行質(zhì)量控制。所有的測(cè)試數(shù)據(jù)都可存儲(chǔ)在一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于后續(xù)的樣品鑒別或質(zhì)量控制。

曲線識(shí)別（Identify）的優(yōu)勢(shì)

只需輕擊一下鼠標(biāo)，Indentify 便能提供所需信息：

• 識(shí)別未知的測(cè)量曲線
• 通過(guò)測(cè)試曲線與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)曲線之間的對(duì)比進(jìn)行質(zhì)量控制
• 對(duì)目前的測(cè)試和數(shù)據(jù)庫(kù)中現(xiàn)有條目的歸檔功能
• 能夠輕松地將現(xiàn)存測(cè)試添加至數(shù)據(jù)庫(kù)

DIL 402 Expedis Classic - 應(yīng)用實(shí)例

具有高抗沖擊性能的低膨脹材料

硅酸硼材料具有低膨脹、高度抗沖擊等眾所周知的特性。此外，這種玻璃制品還具有優(yōu)異的光學(xué)、化學(xué)和機(jī)械性能，能夠應(yīng)用在植入式醫(yī)療器械和太空探索等對(duì)產(chǎn)品具有較高要求的領(lǐng)域。下圖顯示了硅酸硼玻璃在室溫至 700°C 之間的熱膨脹過(guò)程。在 528°C（起始點(diǎn)）時(shí)，檢測(cè)到了樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變，軟化則發(fā)生在 631°C。

空氣氣氛，5K/min 升溫速率下的熱膨脹曲線和一階微分曲線。

預(yù)防釉料開(kāi)裂

釉料與基體之間的匹配性差是造成開(kāi)裂（蛛網(wǎng)式的裂縫布滿釉面）的主要原因。導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的重要原因之一是釉料與基體的熱膨脹不匹配。為了防止開(kāi)裂，釉料的熱膨脹系數(shù)小于基體。下圖顯示的是基體（藍(lán)色曲線）與釉料（紅色曲線）熱膨脹行為的對(duì)比圖，在 700°C（略低于釉料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 718°C）時(shí)兩者膨脹系數(shù)之間的差異為 0.02%。釉料的軟化發(fā)生在 822°C。由于釉的膨脹系數(shù)較高，將導(dǎo)致在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生與膨脹成比例的不必要的張應(yīng)力。

釉料和基體的對(duì)比圖。在一階微分曲線（藍(lán)色虛線）上，于575°C檢測(cè)到了石英α晶型→β晶型的轉(zhuǎn)變。
測(cè)試條件：升溫速率 5K/min，空氣氣氛。

瓷器生坯的燒結(jié)行為

瓷器是一種主要由高嶺土、長(zhǎng)石和石英等成分組成的陶瓷材料。在高溫下（>1200°C）燒結(jié)坯體中形成的玻璃和莫來(lái)石結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)瓷器的韌性、強(qiáng)度和半透明性造成影響。

在瓷器生坯的加熱過(guò)程中，高嶺土的脫羥基過(guò)程發(fā)生在 450°C 至 570°C 之間，在這個(gè)過(guò)程中形成了莫來(lái)石結(jié)構(gòu)（熱膨脹的峰值溫度為 467°C（藍(lán)色曲線），對(duì)應(yīng)一階微分曲線上的峰值溫度為 517°C（紅色曲線））。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，由于粘土晶體結(jié)構(gòu)中結(jié)晶水的釋放從而導(dǎo)致了樣品大約 0.4% 的收縮。一階微分曲線上峰值溫度為 572°C 的峰體現(xiàn)了石英α晶型→β晶型的轉(zhuǎn)變。通過(guò)進(jìn)一步觀察，在 961°C 發(fā)生的效應(yīng)（藍(lán)色曲線），對(duì)應(yīng)一階微分上峰值溫度為 985°C（紅色）的峰是由于高嶺土結(jié)構(gòu)的破壞和 γ-Al2O3 的形成[1]。隨著長(zhǎng)石的完全熔化和莫來(lái)石的形成，1159°C 開(kāi)始的兩個(gè)燒結(jié)步驟的總收縮率為 10.8%。

[1] Classic and Advanced Ceramics: From Fundamentals to Applications, Robert B. Heimann, 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH && Co. KGaA, Weinheim

瓷器生坯在空氣氣氛下（20ml/min），以 5K/min 的升溫速率升溫至 1250°C，推桿的接觸力為 0.01N。

DIL 402 Expedis Classic - 相關(guān)附件

• 與 QMS 403 D A?olos^® 聯(lián)用的石英毛細(xì)管連接附件及加熱適配器
• 樣品熱電偶保護(hù)套管
• 保護(hù)容器，用于易污染樣品
• 制樣設(shè)備