Термический анализ

Термический анализ металла - комплекс методов, которые позволяют оценивать физические и химические процессы, происходящие в нем при изменении температуры. С помощью таких исследований можно анализировать фазовые переходы, окисление, потерю массы и другие явления. Они помогают определить характеристики материала, важные для его дальнейшего применения и обработки.

процесс термического анализа металла: нагрев заготовки

Нагревание и охлаждение материала “экзаменуют” его сразу по нескольким направлениям. Специалисты оценивают:

• взаимодействие с температурой - то, как металл или сплав реагирует на ее изменение, будь то поглощение, выделение тепла или “метаморфозы” в теплоемкости;
• пороги фазовых превращений - температуры, при которых происходят плавление, кристаллизация, изменения в твердом состоянии;
• термическую стабильность - устойчивость металла к температурным колебаниям, его способность сохранять свойства при разных температурных режимах;
• кинетические параметры - скорости химических и физических процессов, происходящих в металлах при термическом воздействии. Они важны для понимания прочности и долговечности материала.

Количественным анализом определяют соотношение составляющих элементов, изменения их массы в зависимости от температуры. По требованиям ГОСТ термический анализ должен опираться на воспроизводимость и точность измерений. То есть чтобы получить достоверные данных о свойствах материала, необходимо провести не одно точное исследование, а серию таких испытаний.

термический анализ часто проводят перед сварочными работами, чтобы оценить возможности металла

Исследовать металл, помещая его в определенную термическую среду, можно несколькими способами. Например, дифференциальным сканирующим калориметрированием (ДСК). Его используют для измерения количества энергии, поглощаемой или выделяемой образцом металла при нагревании или охлаждении. ДСК позволяет исследовать тепловые эффекты, связанные с фазовыми переходами и с другими термическими процессами.

Этот метод термоанализа металла способен обнаруживать малейшие изменения в тепловых свойствах образца, что делает его идеальным для исследования сложных фазовых переходов. Он позволяет точно определить тепловые потоки, связанные с эндотермическими (поглощения энергии) и экзотермическими (выделения энергии) реакциями в материале.

Современные ДСК-аппараты могут работать в широком температурном диапазоне. Это позволяет исследовать плавление, кристаллизацию, стеклование и другие процессы. Технологию применяют для изучения точек плавления, кристаллизации, а также для анализа термической истории материала и его предшествующей термической обработки. В процессе анализа скорость нагрева и охлаждения может быть точно контролируемой, что дает возможность исследовать кинетику и механизмы процессов.

Кроме того, ДСК часто используют для анализа многофазных и композитных материалов. Так можно определить влияние разных компонентов на термическое поведение общего образца. Образцы для такого исследования металла термическим анализом легко подготовить, и обычно требуется лишь небольшое количество материала, что делает метод экономичным и привлекательным для применения.

Термогравиметрический анализ (ТГА) предназначен для точных измерений изменения массы образца в зависимости от температуры или времени при контролируемом нагревании, охлаждении или в изотермических условиях. Этим способом изучают термическую стабильность материалов. Процедура ТГА включает, в частности, измерение потери массы. Она может указывать на такие процессы, как дегидратация, разложение, окисление или потеря летучих компонентов.

Методика относится к высокочувствительным и может фиксировать очень малые изменения в массе. Это особенно важно для анализа материалов с небольшими изменениями.

Термический анализ по технологии ТГА можно проводить в значительном диапазоне температур, что позволяет анализировать образцы под воздействием любых температур: от криогенных до высоких. Путем анализа кривых ТГА можно оценить содержание компонентов в сложных и многофазных системах, определить кинетические параметры процессов разложения.

Исследование можно проводить в инертной, восстановительной, окислительной и в других атмосферах, таким образом оценивая влияние окружающей среды на процессы разложения и на стабильность материала.

ТГА часто используют в сочетании с другими методами термического анализа. Например, с ДСК: для одновременного получения данных о тепловых и массовых изменениях. Процесс не требует сложной подготовки образца, а сама операция автоматизирована.

термический анализ металла: испытание открытым огнем

К способам определенного ГОСТом термического анализа относятся также термомеханический (ТМА) и дилатометрия. Обоими методами отслеживают изменения физических размеров образцов в условиях колебаний температуры.

ТМА позволяет исследовать линейные изменения размеров образца при разных температурных условиях: нагреве, охлаждении или изотермическом состоянии. Применяется для анализа твердых, полутвердых, жидких и пористых материалов, а также для изучения их теплового поведения.

В процессе на материал можно прикладывать статическую или динамическую нагрузку. То есть изучать под воздействием температуры и его механические свойства: модуль упругости и вязкости. Термомеханический анализ часто выбирают, чтобы найти точки стеклования, плавления и кристаллизации только наблюдением за изменениями длины образца.

Центральной характеристикой термоанализа металла дилатометрией становится коэффициент теплового расширения (КТР), очень точно определяющий степень расширения материала при его нагреве. Метод позволяет проводить долговременные измерения, что особенно важно для оценки поведения материалов в условиях постоянного воздействия температуры.

Исследование проводят в специальных камерах с точно контролируемой температурой и атмосферой, что позволяет имитировать условия эксплуатации материала. Поскольку дилатометрия дает представление о коэффициенте теплового расширения, она часто используется для качественной оценки и для разработки новых материалов и сплавов.

Любые методы термоанализа - профессионально и быстро

Хотите получить надежные и точные данные о физических и химических свойствах материалов? Участники проекта предлагают широкий спектр услуг по исследованию металла термическим анализом. Ваше задание будет выполнено качественно, точно, и быстро. Обращайтесь!