德國NETZSCH耐馳熱機械分析儀TMA 4000 SE

TMA 4000 SE 可以有效地分析樣品在一定負載下的熱機械/熱膨脹特性

廣泛應用于塑料、橡膠、薄膜、纖維、涂料、陶瓷、玻璃、金屬材料與復合材料

測量特性

線膨脹與收縮性能

玻璃化溫度

薄膜、纖維的拉伸收縮

熱塑性材料的熱性能分析

軟化溫度

分子重結晶效應

應力與應變的函數關系

熱固性材料的固化性能

應用領域

塑料

橡膠與輪胎

復合材料

產品技術參數

不同行業(yè)、不同應用領域對測試工具的需求有所不同。NETZSCH儀器擁有杰出的性能、豐富的配置，為客戶應用提供強有力的支撐。

溫度范圍: -150 ... 600°C

位移范圍: ±2.5mm

位移分辨率: 2.5nm

載荷范圍: 4.9N（0.98mN步長）

載荷分辨率: 0.01mN

加載模式: 壓縮/針入、彎曲、拉伸

基本功能

耐馳儀器不但遵循絕國際測試標準，而且提供更完善、更靈活的功能，幫助客戶更深入、更有想象力地應用。

TMA基本功能

精確測量樣品形變量表征特征溫度：自動確定起始點、峰值和終止點溫度標注玻璃化溫度和軟化點溫度（符合 DIN 標準）可設定在軟化點后自動停止測量。計算并標注工程膨脹系數和物理膨脹系數自動監(jiān)控燒結步驟速度控制燒結軟件（RCS）：勻速燒結收縮，以優(yōu)化燒結工藝（選件）多種力變換模式，包括調制力，可用于測量材料的粘彈性能。

德國NETZSCH耐馳熱機械分析儀TMA 4000 SE

應用實例

幾十年來，耐馳在應用方面積累了海量的經驗。我們希望能通過這些經驗，拋磚引玉，為客戶的實際應用帶來啟發(fā)。

聚碳酸酯熱機械性能測試

聚碳酸酯是一種熱塑性聚合物，其分子鏈中含有連接其他功能基團的碳酸酯基團，因此易于模塑和成型，在現(xiàn)代制造業(yè)中應用廣泛。它的耐用性和透明性使其成為理想的光盤和鏡片基材，也被用于制成盛放食品、飲料和化學品的容器。在熱塑性加工中，對聚碳酸酯的熱機械性能的了解和控制。 圖中展示了聚碳酸酯的熱機械性能。圖中黑線為樣品的儲能模量E’，紅線為損耗模量E"，藍線為損耗因子tanδ。儲能模量曲線上，樣品在-128°C（外推起始點）為β轉變，對應的損耗模量和損耗因子曲線的峰值溫度為-114°C和-103°C；樣品玻璃化轉變溫度為143°C，此溫度附近樣品儲能模量迅速降低，在損耗模量和損耗因子曲線上對應的峰值溫度為147°C和153°C。

DIL402測試鎳基合金Inconel 600的熱膨脹

Inconel合金屬于非磁性鎳基合金，比如Inconel 600合金是由72%鎳、16%鉻和8%鐵組成的。增加Inconel 600合金中的鉻含量，可以顯著提升它的抗氧化性能，而提高鎳含量，可以得到更強的抗腐蝕性能。Inconel合金即使在高溫下也具有較高的抗氧化性、耐腐蝕性和機械強度。因此，它常應用在環(huán)境苛刻的場合，比如飛機引擎、渦輪增壓器的渦輪葉片、化學壓力容器等。Inconel 600和800也可用作CANDU核反應器的壓力管，此外，Inconel 600也是帶有國際機構頒發(fā)證書的熱傳導參比材料。 上圖是對Inconel合金樣品從室溫到1000°C下進行6次不同測試，再用低溫爐從-150°C到50°C進行低溫下測試。每次獨立測試結果之間偏差為 ±0.5%。在較低溫度下，樣品的熱膨脹呈現(xiàn)近似線性膨脹。在500°C到600°C范圍膨脹曲線出現(xiàn)輕微的斜率變化，這是由于樣品內部結構發(fā)生了轉變（形成NiCr3團簇）造成的。Netzsch DIL配備的高溫爐和低溫爐、真空系統(tǒng)以及氣密性結構，從而保證了全溫度范圍內優(yōu)異的重復性測試結果。

DIL測試碳化硅的燒結過程

碳化硅（SiC）是由硅和碳組成的陶瓷，人造的碳化硅作為研磨料，商品名為金剛砂，也可作為半導體材料和碳硅寶石。最常見類型是α-碳化硅，其合成溫度超過2000°C，結構呈六方晶系。另一種β-碳化硅呈面心立方結構，制備溫度通常低于2000°C，但商業(yè)價值不高。碳化硅的比重為3.2g/cm3，熔點溫度高達2700°C，呈化學惰性，熱膨脹系數很低，并且不會發(fā)生相轉變，非常適合用作高溫軸套和爐體材料。 上圖是碳化硅生坯（主要是由SiC粉末和燒結助劑混合而成）在1000°C到2200°C下熱膨脹測試曲線，呈兩步燒結步驟。第一步燒結收縮速率在1313°C達到最大，這是因為燒結助劑的減少。第二步收縮速率在1817°C達到最大，這是由于坯體的收縮/致密化造成的。該例說明使用DIL 402測量超過2000°C的陶瓷燒結過程是沒有問題。

DIL測試碳化鎢硬質合金的燒結

碳化鎢（WC，W2C）是由元素鎢和碳組成，類似于碳化鈦。它擁有的硬度，非常適合用在切割工具、摩擦材料、軸承，還可作為鉆石的廉價替代品。碳化鎢具有良好的耐磨性，因此也常用在珠寶、手表、首飾上。碳化鎢切削刀具非常適合機加工硬質碳鋼和不銹鋼材料，可以替代高負荷運營的生產流水線上易損部件。由碳化物硬質合金刀具加工后的零件表面質量更高，機加工速度更快，比標準高速工具鋼耐溫更高。通常碳化鎢硬質合金零件通過高溫燒結而成，同時添加鈷作為燒結助劑來降低燒結溫度。 上圖是碳化鎢生坯測試到1500°C的熱膨脹曲線。在856°C開始燒結，燒結尺寸收縮分別為1.10% 和16.37%。在約1350°C，材料燒結收縮迅速停止，這是由于W-C-Co形成的共熔體發(fā)生熔融，c-DTA信號在此處出現(xiàn)吸熱峰。在降溫過程，共熔體在1362°C發(fā)生凝固，對應在熱膨脹曲線上出現(xiàn)臺階，c-DTA信號出現(xiàn)放熱峰。該例表明推桿式膨脹儀DIL可以輕松分析高溫硬質合金的燒結行為。

TMA測量微晶玻璃陶瓷的熱膨脹系數

Pyroceram是康寧公司開發(fā)的多晶型硅酸鎂鋁微晶玻璃。此材料密度低、耐高溫達1000°C，同時還具備類似鋼材等金屬合金的力學性能，因而廣泛應用于廚具、實驗室加熱盤等。美國航天局NASA采用此材料制造輕量化且滿足相應熱學和力學性能要求的零部件。 Pyroceram 9606具有穩(wěn)定良好的高溫熱傳遞性能（包括導熱和熱擴散）而被批準為標準材料，它由NPL（UK）公司制造，標號BCR-724，由IRMM發(fā)行銷售。熱膨脹儀（DIL）和熱機械分析儀（TMA）是測量Pyroceram和其他玻璃陶瓷材料熱膨脹的理想方法。 圖譜1顯示了Pyroceram 9606樣品的實測熱膨脹曲線（黑色）和文獻數據（紅色）比對，兩條數據曲線十分吻合，說明TMA 402 F1 Hyperion能夠獲得很高的測試準確度。實測的平均熱膨脹系數（0°C～300°C）為5.44 X 10-6 1/K，而文獻數據為5.53 X 10 -6 1/K，兩者只相差0.9 X 10-7 1/K。

德國耐馳熱機械分析儀TMA402