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热分析技术的应用

日期:2021-01-27浏览:103次

通过物质在加热过程中出现的各种热效应,如脱水、固态相变、熔化、凝固、分解、氧化、聚合等过程中产生放热或吸热效应来进行物质鉴定,了解物质在不同温度的热量、质量等变化规律是非常重要的材料研究手段。例如,陶瓷材料的主要原料来自天然矿物,在陶瓷工业生产中,对这些天然矿物原料的鉴定,以及了解它们在加热过程中的变化是十分重要的。应用热分析方法可帮助确定各种原料配入量和制订烧成制度。作为可塑原料的黏土,常常由多种矿物组成,各种矿物的可塑性能不同,且在陶瓷中的作用也有所区别。

  经差热分析可确定黏土中矿物的组成,如多水高岭石在100℃左右脱去层间吸附水、在130℃左右脱去结晶水,在500~600℃之间脱去结构水而吸热并失重,分别产生吸热峰和失重曲线的变化。蒙脱石于100-350℃之间失去层间吸附水,600~650℃左右失去结构水,也分别吸热而产生吸热峰和失重曲线的变化。在黏土中常含有石英,加热过程中在573℃产生晶型转变而出现尖小的吸热峰等。

  在金属材料研究中,热分析方法也有广泛的用途。例如,淬火钢在回火过程中各阶段组织转变的热效应不同,可通过对其比热容的测定,研究各转变阶段的情况。图4.1-18是用撒克司法测定含wC=0.74%钢回火时的比热容曲线。由图中曲线1可见若无组织转变,比热容应直线变化。

由于加热过程发生组织转变,在不同温度区间产生三种不同热效应。其中热效应I对应于淬火马氏体转变为回火马民体,此时马氏体正方度减小,并从固溶体中析出。碳化物相;热效应Ⅱ由残余奥氏体分解引起,即残余奥氏体转变为回火马氏体并析出碳化铁;热效应Ⅲ由碳化铁转变为渗碳体及位错大量减少引起。 

4.1-18  wC)=0.74%的碳钢淬火后加热时的比热容曲线

1一淬火态样品;2-250℃回火2h的样品

预先将试样在250℃回火2h,使残余奥氏体发生分解,再用上述方法测量比热容,则得图4.1-18所示的比热容曲线2曲线上,热效应I已完全消失,表明马氏体已转变为回火马氏体。热效应Ⅱ显著减少,意味着250℃回火已使部分残余奥体产生分解,尚未分解的继续分解为铁素体和碳化铁。与曲线1相同的热效应Ⅲ表明,250℃回火对碳化铁转变为渗碳体不产生影响。

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