Analiza termiczna

Analiza termiczna, analiza cieplna – analiza polegająca na określaniu zakresu temperatur, w których w ogrzewanych lub ochładzanych materiałach zachodzą przemiany chemiczne lub fizyczne, np. przemiany fazowe w stopach lub zmiany usieciowania polimerów. Obserwowane lub rejestrowane są zmiany właściwości materiału, ogrzewanego lub studzonego w kontrolowanym tempie[1][2][3][4]. W przypadku stosowania rejestracji wyników pomiarów analizę termiczną nazywa się „analizą termograficzną” lub „termografią”[2]

W analizie termicznej wyróżnia się metody[2][3]:

  • bezpośrednie, polegające na rejestracji temperatury badanego materiału (metoda prosta) lub różnicy między temperaturą badanego materiału i materiału odniesienia (analiza termiczna różnicowa, DTA)
  • pośrednie, polegające na rejestracji zmian innej właściwości materiału, zależnej od temperatury.
Zasada termicznej analizy różnicowej według Robertsa–Austena
Wynik termicznej analizy różnicowej (przykład)
Derywatograf MOM Q-1500 D

Do najbardziej popularnych należą metody[2]:

  • derywatograficzna Osmonda – rejestruje się czas Δτ, który jest konieczny do takiego nagrzania lub ostudzenia próbki, aby temperatura zmieniła się o określoną wartość Δt; temperaturę przemiany wskazuje ostre maksimum (pik) na wykresie zmian stosunku Δτ/Δt w czasie[5]
  • różnicowa Robertsa–Austena – próbka badanego materiału i próbka odniesienia (nieulegająca przemianom) są umieszczane w tym samym piecu; temperaturę mierzy się z użyciem termopary zwykłej (pomiar temperatury pieca) oraz różnicowego obwodu z dwoma termoparami, reagującego na różnicę między temperaturami obu próbek
  • dylatometryczna (termodylatometria, TD) – z użyciem dylatometru rejestruje się zmiany długości próbki/próbek wraz ze zmianą temperatury, które występują w przypadku różnic między objętościami właściwymi faz uczestniczących w przemianie faz.
  • elektryczna (rezystometryczna) – mierzy się oporność właściwą nagrzewanej próbki; załamanie na krzywych występuje, gdy produkt przemiany ma inną przewodność
  • magnetyczna – wykorzystanie różnicy przenikalności magnetycznej faz uczestniczących w przemianie (np. austenit i ferryt poniżej 770 °C)
  • termograwimetrycza (TGA) – rejestracja zmian masy próbki materiału, np. z użyciem wagi termograwimetrycznej (termowaga)
  • skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC) – rejestracja zmian różnicy strumienia cieplnego powstającego między próbką badaną i referencyjną w trakcie przemiany[6][7]

W metaloznawstwie metody analizy termicznej bezpośredniej są wykorzystywane do opracowywania wykresów fazowych, które umożliwiają właściwy dobór metod obróbki cieplnej (np. obróbka cieplna stopów żelaza)[2]. Wykresy fazowe są sporządzane na podstawie tzw. krzywych chłodzenia.

Przypisy

  1. ↑ Leksykon naukowo-techniczny z suplementem, t. A–O, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1989, s. 686, ISBN 83-204-0969-1.
  2. ↑ a b c d e Encyklopedia techniki. Metalurgia, Katowice: Wydawnictwo „Śląsk”, 1978, s. 11–12.
  3. ↑ a b Encyklopedia techniki. Chemia, Ewa Czarnecka-Żołek (red.), wyd. 4, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993, s. 35, ISBN 83-204-1312-5.
  4. ↑ Tablice szkolne. Chemia, Witold Mizerski (red.), Adamantan, s. 100.
  5. ↑ V. Biletskyi, T. Shendrik, P. Sergeev, Derivatography as the method of water structure studying on solid mineral surface, [w:] Geomechanical Processes during Underground Mining, Volodymyr Bondarenko (red.) i inni, CRC Press, 2008, s. 181–184, ISBN 978-0-203-07327-8.
  6. ↑ Wojciech Balcerowiak, Różnicowa kalorymetria skaningowa, Zakopane: Mat. Konf. Szkoła Analizy Termicznej, 2002, s. 33.
  7. ↑ Wojciech Zielenkiewicz: Pomiary efektów cieplnych. Metody i zastosowania. Warszawa: PAN CUN, 2000. ISBN 83-88443-50-X.[potrzebny numer strony]

Media użyte na tej stronie

Derywatograf MOM Q-1500 D.JPG
Autor: Eminencja, Licencja: CC BY-SA 3.0
Jest to derywatograf węgierskiej firmy MOM systemu F. Paulik, J. Paulik, L. Erdey.
Roberts-Austen ThermAnal.svg
Analiza termiczna metodą Robertsa-Austena
DTA results.svg
Analiza termiczna metodą DTA (wyniki)