差热分析综述

这项技术测量材料转变的温度。它特别用于表征无机材料在非常高的温度下的相变。它通常被称为DTA。

DTA差热分析仪的导论

差热分析是一种基于待表征材料样品和惰性参考物之间温差测量的技术。在测量过程中,两者都处在相同的加热或冷却程序中。

允许这种测量的设备称为差热分析仪,主要由以下部分组成:

  • 一种传感器,用于加载待测样品以及参考材料。该传感器包含一个差分热电偶,用于连续测量它们的温差。
  • 实验过程中放置传感器、样品及其参考物的炉体。该炉体配备了温度控制系统,可根据用户编程的配置文件进行加热和冷却。
  • 一种气体管理系统,用于控制样品周围气氛的组成和更新。在大多数情况下,选择气体以产生惰性气氛,但反应性气氛也可用于分析样品的特定反应。

差热分析仪主要用于研究或材料开发领域。

然而,该技术可以在同步热分析仪中与热重分析仪相结合,也可以在质量控制或教学环境中找到应用。


DTA和温度测量

当在DTA装置中加热的样品发生转变时,其与惰性参考的温差增加。然后在转换结束后返回到一个基值。因此,将温度差表示为时间函数的曲线的分析可以帮助表征这种转变。

根据情况,分析可以确定材料的熔化、结晶或相变(固体-固体转化)的温度

对具有不同成分的样品进行的一系列测量为相图的构建及其特定点(如共晶)提供了数据。这些工具对于控制材料在最终应用中的行为至关重要,尤其是当材料在制造或使用过程中必须进行热处理时。

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DTA和热效应鉴定

根据样品变换,样品与其参考之间的温差可以是:

  • 在熔化或过渡到不太稳定相的情况下为负
  • 在结晶或向更稳定相过渡的情况下为正

这提供了关于检测到的热效应的性质的信息。因此,我们可以在温差曲线上区分吸热效应(吸收热量:熔化,向不太稳定的相转变)和放热效应(释放热量:结晶,向更稳定的相过渡)。

从这个角度来看,DTA被量热仪或DSC所超越,它们提供了更多关于热交换的定量信息。然而,DTA仍然非常重要,并且通常在非常高的温度范围内使用,这对于DSC量热仪所采用的传感器技术是不可获得的。