第12章热分析教案资料.ppt

第一章 材料热分析第一章 材料热分析 概 述 热分析是在程序控温下，测量材料性质与温度关系的一种技术。 上述性质主要包括：质量、温度、尺寸、力学、光、热、电、磁等。现有热分析分为9类17种。 常用热分析方法主要有：差热分析（DTA）、差示扫描热分析（DSC）、热重分析（TG）、机械热分析（TMA）、动态热机械分析（DMA）、热膨胀分析等。 热分析组织：国际热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis）ICTA热分析发行的刊物有：热分析文摘（Thermal Analysis Abstract）TAA，双月刊，1972热分析杂志（Journal of thermal Analysis，双月刊，1969热化学学报（thermachemical Acta）,每年四卷，1974量热学与热分析杂志（Calorimetry and Thermal Analysis）日文，季刊，1974 第一节 差热分析 差热分析是在程序控温下，测量物质与参比物之间温度差随时间或温度变化的一种技术。 1.差热分析的基本原理： 1.1理论基础： 许多材料在加热和冷却的过程中常常发生热效应。在加热过程中，这些热效应可能是由于系统中新物质的生成、多晶转变、脱水、氧化、分解、以及材料熔融等产生，或者是因为不同物质发生化学反应；在冷却过程中，则大多数是由于新相晶体的析出或多晶转变而产生。然而，也有一些物质在一定的温度范围内不发生任何热效应，这种物质称为热中性体。如刚玉、氧化镁、镍、铝等。  1.3差热分析仪原理 被测试样和热中性体分别放在两个坩埚中，把差热电偶分别放于坩埚下边，两端连接检测装置，另有热电偶测量试样的温度。当被测试样发生吸热或放热效应时，则热中性体与被测试样存在温度差，差热电偶与检测装置形成的回路内产生电压和电流，检测装置则显示电压或电流的方向和大小，以温度或时间为横坐标，以电压或电流值为纵坐标，绘制出的带有峰和谷的曲线即为差热曲线。差热曲线向上的峰表示放热反应，向下的谷表示吸热反应。差热分析精确度高，曲线重复性好，不仅可以用差热分析结果作定性分析，而且在一定条件下还可以对某些材料作定量估计。 2 差热分析典型曲线 3.差热曲线分析方法D点为外推起始温度，E为外推终止温度 c为顶点a点为起始温度 b点为终止温度 基线校正 4.影响差热分析实验结果的因素升温速率的影响气氛和气压的影响样品用量样品粒度样品热历史样品填充密实度 差热分析的温度标定 第二节 热重分析 热重分析是对试样在恒定温度变化速度或恒温下质量变化测定的一种技术。 1.热重分析的基本原理： 1.1理论基础： 许多物质在加热过程中会在某温度发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化，伴随着出现质量变化，发生质量变化的温度以及质量变化百分数和实验样品的结构和组成有关，不同物质具有不同的热重曲线，因而可以用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程，对有重量变化的固相反应，可根据热重曲线推断反应机理及产物。 2.热重分析原理图 热重曲线分析方法 由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称为热重曲线（TG曲线），曲线纵坐标为样品质量，横坐标为温度。如图中T1为累积质量变化达到热天平可以测量出来的温度，称为起始温度，T2为累积质量达到最大值时的温度，称为终止温度。热重曲线上质量基本不变的部分称为基线或平台。 a为起始温度，b为终止温度 c为拐点D为外推起始温度 E为外推终止温度 热重分析的影响因素 升温速率的影响气氛和气压的影响样品盘的影响 样品用量样品粒度样品热历史样品填充密实度 挥发物冷凝的影响 热重分析温度校正标准物质 差热－热重综合分析 差热－热重综合分析 差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因 DDTA与DTG DTA-TG的应用（1）定性分析：定性表征和鉴别物质，依据：峰温、形状和峰数目方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标准（参考）DTA曲线对照。标准卡片有：萨特勒(Sadtler)研究室出版的卡片约2000张和麦肯齐(M