材料热学性能.pptx

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1、1General Characters of MaterialsGeneral Characters of Materials第1页/共66页2本书主要内容本书主要内容材料的几类主要性能：材料的几类主要性能：热学性能热学性能力学性能力学性能电性能电性能磁性磁性学习目的：学习目的：1.了解材料的各类性能；了解材料的各类性能；2.学习一些材料性能的表征及测试方法；学习一些材料性能的表征及测试方法；3.加深理解材料结构与性能的关系。加深理解材料结构与性能的关系。第2页/共66页第一章 材料的热学性能1.1热学性能的物理基础热平衡动态平衡热平衡：系统内无隔热壁时系统温度处处相等；系统与环境之间无隔热壁

2、时系统与环境温度相等。力平衡无刚性壁时，无受力不均现象。相平衡各相之间不随时间发生变化。化学平衡化学组成和物质数量不随时间变化。第3页/共66页热力学相关定律热力学第一定律能量守恒，只说明了功、热转化的数量关系；热力学第二定律过程的方向性热力学第三定律规定熵完美晶体含义：完美晶体是指晶格中排列的粒子(分子,原子或离子)只以一种方式整齐排列,没有缺陷或错位,是理想的单晶。玻璃态的固体、固溶体以及复晶等都不是。第4页/共66页系统的自由能定义：G=H-TS 物理意义：等T、P，除体积变化所做的功外，从系统所能获得的最大功。如果发生的是不可逆过程，反应总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行。麦克斯韦方程

3、表明温度一定时，H随体积的增大而增加。在低温时，TS项的贡献很小，所以吉布斯自由能在低温下主要取决于H。因此原子排列疏松的结构的自由能大于原子排列密集结构的自由能，也就是说，在低温下，相比较而言，密排结构属于稳定相。相反，在高温时，TS贡献趋于很大，此时系统的吉布斯自由能主要取决于TS，由于原子排列疏松的结构的熵大于密排结构的熵，因此，在高温下，原子排列疏松的结构的自由能小，相对原子密排结构而言属于稳定相。第5页/共66页热性能的物理本质热性能的物理本质晶格热振动牛顿第二定律简谐振动方程：温度，动能频率、振幅各质点热运动时动能的总和，就是该物体的热量，即 第6页/共66页第7页/共66页1.2

4、 1.2 材料的热容材料的热容热容（热容（Heat capacity）：）：一定量的物质在一定条件下温度升高一定量的物质在一定条件下温度升高1度所需要度所需要 的热，的热，是用以衡量物质所包含的热量的物理是用以衡量物质所包含的热量的物理 量，用符号量，用符号C 表示，单位是表示，单位是JK-1。摩尔热容：摩尔热容：1摩尔物质的热容，用摩尔物质的热容，用Cm表示，单位是表示，单位是Jmol-1K-1。比热容：比热容：1千克物质的热容，用千克物质的热容，用c表示，单位是表示，单位是Jkg-1K-1。定压热容和定容热容：定压热容和定容热容：等压条件下的热容称定压热容，用符号等压条件下的热容称定压热容

5、，用符号Cp表示；表示；等容条件下的热容称定容热容，用符号等容条件下的热容称定容热容，用符号CV表示。表示。对于固体和液体来说，对于固体和液体来说，Cp和和CV近似相等，但是在要求较高的计算中不能忽略。近似相等，但是在要求较高的计算中不能忽略。对于理想气体来说，对于理想气体来说，Cp,m CV,m=R，其中，其中R是理想气体常数是理想气体常数第8页/共66页 热容的经验定律和经典理论热容的经验定律和经典理论1.杜隆杜隆-珀替定律：珀替定律：19世纪，杜隆-珀替将气体分子的热容理论直接应用于固体,从而提出了杜隆珀替定律（元素的热容定律）：恒压下元素的原子热容为。实际上，大部分元素的原子热容都接近

6、该值，特别在高温时符合的更好。但轻元素的原子热容需改用表中的值。元素元素H HB BC CO OF FSiSiP PS SClCl9.69.611.311.37.57.516.716.720.920.915.915.922.522.522.522.520.420.4第9页/共66页2.柯普柯普定律：定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和，即式中：为化合物中元素i 的原子数，为元素i的摩尔热容。第10页/共66页用途：根据杜隆珀替定律可以从比热推算未知物质的原子量，而根据柯普定律可得到原子热即摩尔热容并进一步推算化合物的分子热。杜隆珀替定律在高温时与实验结果很吻合。但在低温时，C

7、V的实验值并不是一个恒量，它随温度降低而减小，在接近绝对零度时，热容值按T3的规律趋于零。对于低温下热容减小的现象无法用经典理论很好的进行解释，需要用量子理论来解释。第11页/共66页热容的量子理论普朗克基本观点：质点的热振动大小不定，即动能大小不是定值，但能量是量子化的。简化模型：爱因斯坦量子热容模型德拜比热模型第12页/共66页热容的量子理论1)爱因斯坦热容模型：基本观点：原子的振动是独立而互不依赖的；具有相同的周围环境，振动频率都是相同的；振动的能量是不连续的、量子化的。结论：高温时，Cv=3R，与杜隆-珀替公式相一致。低温时，Cv随T变化的趋势和实验结果相符，但是比实验更快的趋近于零。

8、T0K时，Cv也趋近于0，和实验结果相符。第13页/共66页思考:导致低温情况下与实验结果有偏差的原因？第14页/共66页热容的量子理论2）德拜比热模型基本观点：晶体中原子具有相互作用，晶体近似为连续介质。由于晶格中对热容的主要贡献是弹性波的振动，声频波的波长远大于晶体的晶格常数，可以把晶体近似看成连续介质。第15页/共66页结论：温度较高时，即T D时，Cv=3R，即杜隆-珀替定律。温度较低时，即TD时，Cv与T3成正比并随T0而趋于0.温度越低，与实验值越吻合。弥补了爱因斯坦量子热容模型的不足，但不能解释超导等复杂问题（因为晶体不是连续体）。第16页/共66页材料的热容不同温度下某些陶瓷材

9、料的热容 绝大多数氧化物、碳化物的热容都从低温时的一个低值增加到1273K左右的近似于3R，并保持不变。第17页/共66页 材料的热容材料的热容1.无机材料的热容无机材料的热容 无机材料的热容与材料结构关系不大无机材料的热容与材料结构关系不大 气气孔孔率率的的影影响响：多多孔孔材材料料因因质质量量轻轻，热热容容小小，所所需需的的热热量量要要小小于于耐耐热热材材料料。加热窑多用硅藻土，泡沫刚玉等。加热窑多用硅藻土，泡沫刚玉等。固体材料热容固体材料热容Cp与温度与温度T的关系可有实验测定，也可由经验公式计算的关系可有实验测定，也可由经验公式计算式中：式中：Cp的单位为的单位为4.18 J/(K.m

10、ol)第18页/共66页实验证明，在较高温度下（573以上）固体的摩尔热容大约等于构成该化合物的各元素原子热容的总和 式中：ni为化合物中元素的原子数，Ci为化合物中元素i的摩尔热容。对于计算大多数氧化物和硅酸盐化合物在573以上的热容有较好的结果。同样，对于多相复合材料也有如下的计算式 式中：gi为材料中第i种组成的质量百分数，Ci为材料中第i种组成的比热容。第19页/共66页材料的热容材料的热容2.金属和合金的热容金属和合金的热容 1）金属的热容金属的热容 区区 CVT 区区 CVT3 区区 CV3R 对于金属：其载流子主要是声对于金属：其载流子主要是声子和电子。低温时有：子和电子。低温时

11、有：和为热容系数，由低温热容实验测得。第20页/共66页关于金属热容的说明：一般情况下，常温时点阵振动贡献的热容远大于电子热容，只有在温度极低或极高时，电子热容才不能被忽略。对于过渡族金属，由于s层、d层、f层电子都会参与振动，对热容作出贡献，也就是说过渡族金属的电子热容贡献较大，因此，过渡族金属的定容热容远大于简单金属。第21页/共66页2）合金的热容合金的热容合金的摩尔热容可以由组元的摩尔热容按比例相加而得，即 式中：X1，X2，,Xn分别是组元所占的原子分数，C1，C2，,Cn分别为各组元的摩尔热容，这就称为纽曼柯普定律。说明：定律的普适性热处理对于合金在高温下的热容没有明显的影响第22

12、页/共66页3）组织转变对热容的影响）组织转变对热容的影响 对于一级相变：对于一级相变：在相变点，热容发生突变，热容为无限大在相变点，热容发生突变，热容为无限大 对于二级相变：对于二级相变：比热也有变化，但为有限值比热也有变化，但为有限值第23页/共66页1.3 材料的热膨胀1.膨胀系数膨胀系数1）概念：）概念：用来描述温度变化时材料发生膨胀或收缩程度的物理量。用来描述温度变化时材料发生膨胀或收缩程度的物理量。假设物体原来的长度为，温度升高后长度的增加量为，实验得出假设物体原来的长度为，温度升高后长度的增加量为，实验得出式中：式中：l为线膨胀系数，即温度升高为线膨胀系数，即温度升高1K时，物体

13、的相对伸长量。同理，时，物体的相对伸长量。同理，物体体积随温度的增加可表示为物体体积随温度的增加可表示为 式中：式中：V为体膨胀系数，相当于温度升高为体膨胀系数，相当于温度升高1K时物体体积相对增长值。时物体体积相对增长值。第24页/共66页如果物体是立方体，有如果物体是立方体，有 对于各向异性的晶体，各晶轴方向的线膨胀系数不同，假设分别对于各向异性的晶体，各晶轴方向的线膨胀系数不同，假设分别为为a,、b、c，则，则 材料的热膨胀系数大小直接与热稳定性有关。一般愈小，材料热材料的热膨胀系数大小直接与热稳定性有关。一般愈小，材料热稳定性愈好。例如稳定性愈好。例如Si3N4的的=2.710-6K-

14、1，在陶瓷材料中是偏低，在陶瓷材料中是偏低的，因此热稳定性也好。的，因此热稳定性也好。第25页/共66页1.3 材料的热膨胀2.热膨胀本质热膨胀本质1）唯唯象象解解释释：热热膨膨胀胀的的本本质质为为点点阵阵结结构构中中的的质质点间平均距离随温度的升高而增大。点间平均距离随温度的升高而增大。在质点平衡位置在质点平衡位置r0两侧：两侧：rr0 斜率小，引力随位移增加慢。斜率小，引力随位移增加慢。因因此此，在在一一定定温温度度下下，平平衡衡位位置置不不在在ro处处，而而是是向向右右偏偏移移，温温度度高高，则则偏偏移移大大；导导致致宏宏观观上晶体膨胀。上晶体膨胀。第26页/共66页C u r v e势

15、能一原子间距离曲线势能一原子间距离曲线假想的假想的实际的实际的热膨胀现象解释热膨胀现象解释第27页/共66页1.3 材料的热膨胀3.热膨胀与性能的关系热膨胀与性能的关系1）热膨胀与结合能、熔点的关系：）热膨胀与结合能、熔点的关系：质质点点间间的的结结合合力力越越强强，热热膨膨胀胀系系数数越越小小，熔熔点点越越高高。金金属属和和无无机机非非金金属属材料的线膨胀系数较小；聚合物材料则较大。材料的线膨胀系数较小；聚合物材料则较大。2）热膨胀与温度、热容的关系）热膨胀与温度、热容的关系平衡位置随温度的变化平衡位置随温度的变化键强与热膨胀键强与热膨胀第28页/共66页温度T越低，tan越小，则越小，反之

16、，温度T越高，则越大。热膨胀系数与热容密切相关并有着相似的规律。第29页/共66页1.4 材料的导热性1.热传导宏观规律热传导宏观规律 热热传传导导：一一块块材材料料温温度度不不均均匀匀或或两两个个温温度度不不同同的的物物体体相相互互接接触触，热热量量便便会会自自动动的的从从高高温温度区向低温度区传播。度区向低温度区传播。稳态传热稳态传热傅里叶定律傅里叶定律非稳态传热非稳态传热第30页/共66页1.4 材料的导热性 2 导热的微观机制导热的微观机制 固体中的导热主要靠晶格振动的格波（声子）和自由电子的运动固体中的导热主要靠晶格振动的格波（声子）和自由电子的运动来实现：来实现：:声子热导率，声子

17、热导率，r：电子（光子）的热导率：电子（光子）的热导率除金属外，一般固体特别是离子或共价键晶体中自由电子很少。除金属外，一般固体特别是离子或共价键晶体中自由电子很少。第31页/共66页声子和声子传导声子和声子传导把声频支格波看成是一种弹性波，类似于在固体中传播的声波。因此，就把声频波的量子称为声子。热传导是声子-质点的碰撞，热阻是声子-声子的碰撞。固体（声子）热导率的普适性公式（声子的速度与角频率无关）：热容C和平均自由程l都是振动频率v的函数热导率的大小主要取决于C和l第32页/共66页光子热导光子热导固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频率较高的电磁波，频谱包括了一定

18、波长的热射线，其热传导方式与光在介质中传播现象类似，也有光的散射、衍射、吸收、反射和折射等，故称为光子传导。热传导是声子-质点的碰撞，热阻是声子-声子的碰撞。固体（光子）热导率公式（辐射传热中，容积热容相当于提高辐射温度所需的能量）：热导率的大小主要取决于平均自由程lr和温度T。材料透明度与lr的变化趋势一致。第33页/共66页纯金属纯金属 a)温度温度 对于纯铜，对于纯铜，分为三个区分为三个区 区区 T增大，增大，增大增大 区区 T增大，增大，不变不变 区区 T增大，增大，减小减小 铋，锑金属熔化时，热导率上升一倍，铋，锑金属熔化时，热导率上升一倍，共价键减弱，金属键加强。共价键减弱，金属键

19、加强。b)晶粒大小：晶粒大小：晶粒粗大，热导率高晶粒粗大，热导率高 c)各向异性：各向异性：立方晶系与晶向无关，非立方晶系与晶向无关，非立方各向导性。立方各向导性。d)杂质：杂质：强烈影响强烈影响 影响热导率的因素影响热导率的因素第34页/共66页铜合金的性能 Properties of copper alloy材 料组 成热膨胀系数10-6/热导率W/(mK)电导率IACS纯铜Cu17.0388-39995-101黄铜Cu-Zn18.1-19.829-6030-57锡青铜Cu-Sn17.5-19.112-209-18铝青铜Cu-Al17.1-18.260-1008-17硅青铜Cu-Si16.

20、1-18.537-10410-28锰青铜Cu-Mn20.41086-16白铜Cu-Ni1713020影响热导率的因素影响热导率的因素第35页/共66页合金合金 a)无无序序固固溶溶体体：浓浓度度增增加加，热热导导率率减减小小，最小值一般在最小值一般在50%处。处。b)有序固溶体有序固溶体：热导率提高，最大值对应：热导率提高，最大值对应于有序固溶体的成分。于有序固溶体的成分。c)钢中的合金元素，杂质及组织状态都影响钢中的合金元素，杂质及组织状态都影响其热导率。其热导率。奥氏体奥氏体淬火马氏体淬火马氏体 回火马氏体回火马氏体T0 时，时，0，杆受压应力，杆受压应力 T0，杆受拉应力，杆受拉应力第4

21、3页/共66页1.5 材料的热稳定性 2）因温度梯度而产生的热应力因温度梯度而产生的热应力 物物体体迅迅速速加加热热时时，外外表表面面温温度度比比内内部部高高，则则外外表表膨膨胀胀比比内内部部大大，但但相相邻邻的的内内部部的的材材料料限限制制其其自自由由膨膨胀胀，因因此此表表面面受受压压应应力力，而而相相邻邻内内部部材材料料受受拉拉应应力力。同同理理，迅迅速速冷冷却却时时（如如淬淬火火），表表面面受受拉拉应应力力，相相邻邻内部材料受压缩应力内部材料受压缩应力。3）多相复合材料因各向膨胀系数不同而产生的热应力多相复合材料因各向膨胀系数不同而产生的热应力A B A B A B第44页/共66页1.

22、5 材料的热稳定性3.抗热冲击断裂性能：抗热冲击断裂性能：1）第一热应力抵抗因子第一热应力抵抗因子R：当当最最大大热热应应力力值值max f (强强度度极极限限），材材料料就就不不会会断断裂裂，材材料料所所能能承承受受的温差越大，材料的热稳定性就越好。的温差越大，材料的热稳定性就越好。R：第一热应力因子；：第一热应力因子；：泊松比；：泊松比；a:热膨胀系数；热膨胀系数；E：弹性模量：弹性模量 第45页/共66页1.5 材料的热稳定性3.抗热冲击断裂性能抗热冲击断裂性能：2）第二热应力抵抗因子第二热应力抵抗因子R：热稳定性除与热稳定性除与Tmax相关外，还与下列因素有关：相关外，还与下列因素有关

23、：a)材料热导率材料热导率：增加，其热应力小增加，其热应力小 b)传热的途径：传热的途径：材料愈薄，愈易达到温度均匀材料愈薄，愈易达到温度均匀 c)材材料料表表面面散散热热率率：表表面面热热传传递递系系数数h,h越越大大，其其热热稳稳定定性性越越差。差。如材料样品的厚度为如材料样品的厚度为rm,则有毕奥模数则有毕奥模数 显然，显然，大，对热稳定性不利大，对热稳定性不利 第46页/共66页1.5 材料的热稳定性3.抗热冲击断裂性能：抗热冲击断裂性能：2）第二热应力抵抗因子第二热应力抵抗因子R：单位：单位：(J/cm/S),如考虑样品的形状则有：如考虑样品的形状则有：S为非平板样品的形状因子。为非

24、平板样品的形状因子。讨论：具有高的热导率讨论：具有高的热导率,高的断裂强度，低的热膨胀系数和弹性模高的断裂强度，低的热膨胀系数和弹性模E，则具有高热冲击断，则具有高热冲击断 裂性能。裂性能。3）第三热应力抵抗因子第三热应力抵抗因子R（明确最大冷却速率）（明确最大冷却速率）第47页/共66页4.抗热冲击损伤性抗热冲击损伤性适合于含有微孔的材料、非均质的金属陶瓷。适合于含有微孔的材料、非均质的金属陶瓷。瞬时不断裂的原因是微裂纹被微孔、晶界、金属相所钉扎。瞬时不断裂的原因是微裂纹被微孔、晶界、金属相所钉扎。例如：耐火砖中含有气孔率时具有最好的抗热冲击损伤性，但气孔的存在例如：耐火砖中含有气孔率时具有

25、最好的抗热冲击损伤性，但气孔的存在会降低材料的强度和热导率，热应力因子减小。会降低材料的强度和热导率，热应力因子减小。1.5 材料的热稳定性第48页/共66页从断裂力学的观点出发以应变能从断裂力学的观点出发以应变能-断裂能为判据。断裂能为判据。材料中微裂纹扩展、蔓延的程度，积存的弹性应材料中微裂纹扩展、蔓延的程度，积存的弹性应变能、裂纹扩展的断裂表面能影响材料的抗热损变能、裂纹扩展的断裂表面能影响材料的抗热损伤性。伤性。积存的弹性应变能较小，材料的扩展小；裂纹扩积存的弹性应变能较小，材料的扩展小；裂纹扩展的断裂表面能大，裂纹的蔓延程度小。展的断裂表面能大，裂纹的蔓延程度小。1.考虑问题的出发点

26、考虑问题的出发点第49页/共66页抗热应力损伤性正比于断裂表面能，反比于应变能抗热应力损伤性正比于断裂表面能，反比于应变能的释放率。的释放率。RE/2(1 )材料弹性应变能释放率的倒数，用于比较具有相同材料弹性应变能释放率的倒数，用于比较具有相同断裂表面能的材料。断裂表面能的材料。RE2 eff/2(1)用于比较具有不同断裂表面能的材料。用于比较具有不同断裂表面能的材料。强度高的材料原有裂纹在热应力的作用下容易扩展强度高的材料原有裂纹在热应力的作用下容易扩展蔓延，对热稳定性不利。蔓延，对热稳定性不利。2.抗热应力损伤因子抗热应力损伤因子第50页/共66页5.材料热稳定性的测定材料热稳定性的测定

27、陶瓷热稳定性测定方法一般是把试样加热到一定的温度，接着放入适当温度的水中，判定方法为：根据试样出现裂纹或损坏到一定程度时，所经受的热变换次数；经过一定的次数的热冷变换后机械强度降低的程度来决定热稳定性；试样出现裂纹时经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性，温差愈大，热稳定性愈好。玻璃材料稳定性测定方法实验中常将一定数量的玻璃试样在立式管状电炉中加热，使样品内外的温度均匀，然后使之骤冷，用放大镜考察，看试样不破裂时所能承受的最大温差。对相同组成的各块样品，最大温差并不是固定不变的，所以测定一种玻璃的稳定性，必须取多个试样，并进行平行实验。1.5 材料的热稳定性第51页/共66页1.6 热分析技术

28、的应用ICTA定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一类技术。说明：程序控制温度：固定加热或冷却速率物理性质：质量、温度、热焓、尺寸、力学性能、电学及磁学性质等。温度探测：热电偶（原理是什么？）第52页/共66页热分析分类：热重测量法（TG）差热分析法（DTA）差示扫描量热法（DSC）第53页/共66页热重测量法测量物质的质量温度（m=f（T)）质量而不是重量TG曲线示意图第54页/共66页差热分析物质与参比物之间的温度差温度（TT或t）DTA示意图第55页/共66页DTA曲线的几何要素：(1)零线：理想状态T=0的线，图中AE；(2)基线：实际条件下试样无热效应时的曲

29、线部份，图中AB和DE；(3)吸热峰：TSTR,T0 时的曲线部份；(5)起始温度（Ti）：热效应发生时曲线开始偏离基线的温度；(6)终止温度（Tf）：曲线开始回到基线的温度；(7)峰顶温度（TP）：吸、放热峰的峰形顶部的温度，该点瞬间 d(T)/dt=0；(8)峰高：是指内插基线与峰顶之间的距离，如CF；(9)峰面积：是指峰形与内插基线所围面积，如BCDB；(10)外推起始点：是指峰的起始边钭率最大处所作切线与外推基线的交点，如图中的G点，其对应的温度称为外推起始温度（Teo）；根据ICTA共同试样的测定结果，以外推起始温度（Teo）最为接近热力学平衡温度。第56页/共66页lDTA曲线中信

30、息：l峰的数目、位置、方向、高度、宽度和面积等均具有一定的意义。可用来进行定量或定性分析。lDTA的特点：l简便快捷、重复性差、分辨率低、热量定量难。第57页/共66页差示扫描量热法加入物质与参比物之间的能量差温度详细定义：在详细定义：在程序控制温度程序控制温度下，测量下，测量输给物质与参比物的功率差输给物质与参比物的功率差与与温度温度的一种技术。的一种技术。v 分类：根据所用测量方法的不同分类：根据所用测量方法的不同 1.功率补偿型功率补偿型DSC 2.热流型热流型DSC第58页/共66页 基本原理vDTADTA存在的两个缺点：存在的两个缺点：1 1）试试样样在在产产生生热热效效应应时时，升

31、升温温速速率率是是非非线线性性的的，从从而而使使校校正正系系数数K K值值变变化化，难难以以进进行定量；行定量；2 2）试试样样产产生生热热效效应应时时，由由于于与与参参比比物物、环环境境的的温温度度有有较较大大差差异异，三三者者之之间间会会发发生生热交换，降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。热交换，降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。使得差热技术难以进行定量分析，只能进行定性或半定量的分析工作。使得差热技术难以进行定量分析，只能进行定性或半定量的分析工作。第59页/共66页基本原理v为为了了克克服服差差热热缺缺点点，发发展展了了DSC。该该法法对对试试样样产产生生的的热热效效应应能能及及时时

32、得得到到应应有有的的补补偿偿，使使得得试试样样与与参参比比物物之之间间无无温温差差、无无热热交交换换，试试样样升升温温速速度度始始终终跟跟随随炉温线性升温，保证了校正系数值恒定。测量灵敏度和精度大有提高。炉温线性升温，保证了校正系数值恒定。测量灵敏度和精度大有提高。第60页/共66页功率补偿型功率补偿型DSCDSC仪器的仪器的主要特点主要特点q 1.试试样样和和参参比比物物分分别别具具有有独独立立的的加加热热器器和和传传感感器器。整整个个仪仪器器由由两两套套控控制制电电路路进进行行监监控控。一一套套控控制制温温度度，使使试试样样和和参参比比物物以以预预定定的的速速率率升升温温，另另一一套用来补

33、偿二者之间的温度差。套用来补偿二者之间的温度差。q 2.无无论论试试样样产产生生任任何何热热效效应应，试试样样和和参参比比物物都都处处于于动动态态零零位位平平衡衡状状态态，即二者之间的温度差即二者之间的温度差 T等于等于0。这是这是DSC和和DTA技术最本质的区别。技术最本质的区别。第61页/共66页热流型热流型DSC与与DTA仪仪器器十十分分相相似似，是一种定量的是一种定量的DTA仪器。仪器。不不同同之之处处在在于于试试样样与与参参比比物物托托架架下下，置置一一电电热热片片，加加热热器器在在程程序序控控制制下下对对加加热热块块加加热热，其其热热量量通通过过电电热热片片同同时时对对试试样样和和

34、参参比比物物加加热热，使使之受热均匀。之受热均匀。第62页/共66页纵坐标纵坐标：热流率热流率横坐标：横坐标：温度温度T (或时或时间间t)峰向上表示吸热峰向上表示吸热向下表示放热向下表示放热在在整整个个表表观观上上，除除纵纵坐坐标标轴轴的的单单位位之之外外，DSC曲曲线线看看上上去去非非常常像像DTA曲曲线线。像像在在DTA的的情情形形一一样样，DSC曲曲线线峰峰包包围围的的面面积积正正比比于于热热焓焓的的变变化。化。DSC曲线第63页/共66页DSCDSC与与DTADTA测定原理的不同测定原理的不同DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐

35、标，以样品与参比物间温差为零所需供给的为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。热量为纵坐标所得的扫描曲线。DTA是测量是测量 T-T 的关系，而的关系，而DSC是保持是保持 T=0，测定测定 H-T 的关系。两者最大的差别是的关系。两者最大的差别是DTA只能定只能定性或半定量，而性或半定量，而DSC的结果可用于定量分析。的结果可用于定量分析。第64页/共66页热分析技术的应用测定并建立合金相图实验基础：相平衡热弹性马氏体相变的研究能够较准确地测量马氏体相变过程中的温度信息有序-无序转变的研究以热效应判断有序-无序转变过程钢中临界点分析热效应与钢中含碳量有关第65页/共66页感谢您的观看。第66页/共66页