Dylatometria
Dylatometria
Dylatometria dylatometria (DIL) to technika, w której zmiana wymiarów (długość lub objętość) materiału poddanego pomijalnemu naprężeniu jest mierzona jako funkcja temperatury (np. rozszerzanie lub kurczenie), podczas gdy materiał jest poddawany programowi kontrolowanej temperatury w określonej atmosferze.
Przy określaniu zmiany wymiarów rozróżnia się współczynniki rozszerzalności liniowej i współczynniki rozszerzalności przestrzennej.
Czerwona próbka w dylatometrze
Za pomocą dylatometrii można określić następujące wyniki pomiarów:
- Określenie współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE)
- Liniowa rozszerzalność cieplna (ΔL)
- Temperatury spiekania i etapy spiekania
- Określenie zeszklenia (Tg)
- Zmiana fazy
- Optymalizacja procesów wypalania
- Zmiany objętości (współczynnik rozszerzalności pomieszczenia)
- Spiekanie z kontrolowaną szybkością (RCS)
- Rozkład
- Zmiana gęstości
Współczynnik rozszerzalności liniowej CTE
Współczynnik rozszerzalności liniowej jest traktowany jako właściwość zmiany długości. Próbka jest umieszczana na uchwycie próbki, który jest wsuwany do pieca. Popychacz wykonany z tego samego materiału co uchwyt próbki (szkło kwarcowe, tlenek glinu) przenosi rozszerzalność cieplną próbki na przetwornik przemieszczenia, który mierzy przemieszczenie. Przemieszczenie jest mierzone w formie analogowej lub cyfrowej.
Wymiary geometryczne materiałów zmieniają się wraz ze zmianami temperatury. Można to opisać następującym liniowym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej (CTE):
CTE liniowy = ΔL-1/ΔT-1/L
ΔL reprezentuje zmianę długości spowodowaną zmianą temperatury (ΔT) na długości (L) próbki.
Przetwornik przemieszczenia jest trwale połączony z punktem odniesienia. Ponieważ odniesienie i popychacz są również wydłużane w ten sam sposób podczas ogrzewania, rozszerzalność próbki jest mierzona w stosunku do materiału odniesienia. Rzeczywista rozszerzalność cieplna próbki jest wtedy równa wartości zmierzonej przez przetwornik przemieszczenia plus rozszerzalność kawałka materiału odniesienia o tej samej długości co próbka.
Dylatometria optyczna
Dylatometria optyczna może być wykorzystywana do analizy procesów spiekania i liniowej rozszerzalności cieplnej materiałów anizotropowych i kruchych, a także próbek o skomplikowanej geometrii. Temperaturę mięknienia i topnienia materiałów można również określić za pomocą bezkontaktowych pomiarów termomechanicznych.
Jak działa dylatometria optyczna w urządzeniu pomiarowym?
W analizie termooptycznej za pomocą dylatometru wyposażonego w kamerę, próbka jest naświetlana światłem z jednej strony, a cienie są rejestrowane po drugiej stronie. Komputer wykorzystuje uzyskane dane do obliczenia zmiany długości próbki.
Dylatometria optyczna – czarno-biały obraz podczas procesu nagrzewania
Poniższe standardy odnoszą się do tej metody:
ASTM E831 – Standardowa metoda badania liniowej rozszerzalności cieplnej materiałów stałych za pomocą analizy termomechanicznej.
ASTM D696 – Niniejsza metoda badawcza obejmuje wyznaczanie współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej dla tworzyw sztucznych o współczynniku rozszerzalności większym niż 1 µm/(m.°C) przy użyciu dylatometru dla krzemionki szklistej.
ASTM E228 – Standardowa metoda badania liniowej rozszerzalności cieplnej materiałów stałych za pomocą dylatometru z prętem ścinanym.