İçindekiler
Dilatometre, bir malzeme örneğinin termal genleşmesini kaydetmek için kullanılan bir ölçüm cihazıdır. Ölçüm sonuçları aşağıdaki değerleri hesaplamak için kullanılır termal genleşme katsayısı (CTE = Termal Genleşme Katsayısı) ölçüm sonuçlarından hesaplanır. Bu malzeme parametresi, ölçüm biriminde [1/K] Kelvin başına sıcaklık değişimi ile numunenin uzunluğundaki göreceli değişimi gösterir.
Bu nedenle CTE değerleri sıcaklığa bağlıdır ve katı malzemeler için Kelvin başına birkaç milyonda bir aralığındadır. Numunelerin uzunluğunda beklenen mutlak değişiklikler buna bağlı olarak küçüktür. Bu nedenle güvenilir sonuçlar için çok hassas bir ölçüm cihazı gereklidir.
Dilatometre çeşitleri
Numunenin yapısı ve analiz edilecek sıcaklık aralığı, bir numune tutucunun yerine getirmesi gereken gereklilikleri belirler. Bir itme çubuğu dilatometresi, amaçlanan sıcaklık aralığında agrega halini koruyan katı maddeler için çok uygundur.
Yumuşama noktasına veya erime noktasına kadar ısıtılan malzemelerin davranışları optik olarak ısıtma mikroskobu mikroskop. Diğer bir test düzenlemesi, numunenin tüm yüzeyine yapıştırılan ve bir direnç ölçüm köprüsü kullanılarak analiz edilen gerinim ölçerlerin kullanımına dayanmaktadır.
İtme çubuğu dilatometresinin işlevi
İtme çubuklu dilatometreler bir fırın (resimde sağda), numune tutucu (resimde ortada) ve ölçülen değerleri kaydetme ve değerlendirme ünitesinden (resimde solda LVDT sensörü) oluşur.
Numune (resimdeki kırmızı numune) kuvars cam veya seramikten yapılmış bir tüpün içine yerleştirilmiştir. Ölçülen değeri kaydetmek için numunenin uzunluğundaki değişimi ileten bir çubuğa (kırmızı numunenin önündeki ince sarı piston) sıkıca bağlıdır.
Burada, tüm sistemin uzunluğundaki mutlak değişim belirlenir ve ölçüm sisteminin bilinen verileri ve numune boyutları kullanılarak malzeme numunesinin CTE değerlerine dönüştürülür. Fırın, farklı ısıtma ve soğutma hızları ve durma noktaları ile herhangi bir sıcaklık eğrisini gerçekleştirmek için kullanılabilir.
Sonuç, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak numunenin uzunluğundaki değişimdir.
İtme çubuklu dilatometreler için uygulama alanları
Termal genleşme katsayısı
Termal genleşme katsayısı, kompozit malzemelerin geliştirilmesi için önemli bir parametredir. Örneğin betonarme sadece inşaatta kullanılabilir çünkü çelik ve beton aynı CTE değerine sahiptir.
Malzemelerdeki sıcaklık farklılıkları mekanik gerilimlere yol açar. Yüksek sıcaklığa sahip alanlar daha soğuk alanlara göre daha fazla genleşir.
Bu gerilmelerin önlenmesi veya azaltılması, çok düşük genleşme katsayısına sahip malzemelerin geliştirilmesi ve kullanılmasıyla sağlanabilir.
Faz geçişleri
Kristal katıların makroskopik özellikleri doğrudan kristal yapının kendisine bağlıdır.
Bununla birlikte, çoğu malzeme çeşitli modifikasyonlarda bulunabilir ve bu nedenle, erime ve buharlaşma sıcaklığına ek olarak, agrega durumunun değişmediği basınç ve sıcaklığa bağlı faz geçişlerine de sahiptir.
Bununla birlikte, bir kristal yapıdan diğerine faz geçişi, tıpkı kristalleşme sürecinin kendisi gibi, genleşme katsayısı-sıcaklık eğrisindeki artışta genellikle açıkça görülebilir ve bu nedenle bir dilatometre ölçümü kullanılarak çok iyi haritalanabilir.
Çeliklerde martenzit, ferrit veya östenit dönüşümü gibi hızlı faz geçişleri veya tanımlanmış bir temas basıncı gerektirenler de uygun şekilde modifiye edilmiş dilatometre kullanılarak iyi bir şekilde haritalanabilir.
Sinterleme sıcaklıkları
Sinterleme sırasında, toz halindeki seramik veya metalik malzemeler yeşil bir gövdeye önceden şekillendirilir ve ardından tam olarak ayarlanmış sıcaklık ve basınçlarda birlikte pişirilir. Uygulamada, bu işlem örneğin porselen endüstrisinde bilinmektedir. Toz halindeki kaolin (porselen kili), feldispat ve kuvars karışımı fırınlama işlemi sırasında sinterlenir ve böylece su geçirmez hale getirilir.
Her bir sinterleme aşaması için optimum sıcaklıklar, dilatometre tarafından sağlanan eğri kullanılarak belirlenebilir.
