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熱膨脹儀DIL 402 Expedis Select & Supreme

發(fā)布時(shí)間:2020-09-24 10:30:35瀏覽次數:
耐馳公司新款熱膨脹儀 DIL 402 Expedis Select & Supreme 集成了熱膨脹測量領(lǐng)域的最尖端技術(shù),為寬廣應用領(lǐng)域內的專(zhuān)業(yè)級的應用而設計。DIL Expedis 系列的所有型號均基于革命性的 NanoEye 測量系統,在測量范圍與精度兩方面達到了新的高度。
這一儀器是市面上第一種支持調制力(振蕩型載荷)的水平式膨脹儀,通過(guò)這一方式,在熱膨脹儀與熱機械分析儀(TMA)、動(dòng)態(tài)熱機械分析儀(DMA)之間架起了橋梁。
Supreme 版配置全面、功能強大,Select 版則可靈活升級。這兩個(gè)版本為研究開(kāi)發(fā)、與專(zhuān)業(yè)化的工業(yè)應用量身定做。
每一納米均納入計算
量程與分辨率的新的標桿
對于傳統的熱膨脹儀,測試量程與分辨率這兩個(gè)參數很難兩全:高分辨率只能在很小的量程中實(shí)現;如果要得到較大量程,只能犧牲一定的分辨率。
新型自反饋光電位移測量系統 NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾,能夠同時(shí)提供最高的分辨率、完美的線(xiàn)性度與無(wú)以匹敵的寬廣量程。

工作原理
在測試過(guò)程中,當樣品發(fā)生膨脹時(shí),圖中所有的綠色部分將在線(xiàn)性導軌(圖中藍色部分)的引導下向后移動(dòng),并由光學(xué)解碼器測出相應的長(cháng)度變化。

 
儀器特點(diǎn)
最高的靈活性與測樣效率
儀器為雙爐體結構,可同時(shí)安裝兩個(gè)不同的爐體,覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個(gè)相同的爐體交替使用,再結合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進(jìn)行測試,可以極大地縮短測樣周期,提高儀器使用效率。
Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇:?jiǎn)螤t體 / 雙爐體,手動(dòng) / 馬達驅動(dòng)的爐體操作,單 / 雙樣品支架,管狀 / 桿狀樣品支架,等等等等。豐富的配置是為了適應各類(lèi)應用場(chǎng)合。

 
自動(dòng)長(cháng)度測試與 MultiTouch
傳統的熱膨脹儀通常使用卡尺進(jìn)行樣品原始長(cháng)度的測量,這可能增大測量結果的不確定性,特別對于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開(kāi)始之前,在與測試本身等同的條件(頂桿接觸位置、接觸力)下自動(dòng)測量樣品的初始長(cháng)度。
對于可靠的熱膨脹測量,樣品在樣品支架內具有穩定的置放位置相當關(guān)鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用獨特的尾式頂樣操作,自動(dòng)將樣品的置放位置調至最佳。
DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調整,以適應不同的樣品長(cháng)度。通過(guò)導向桿,可將熱電偶調整至與樣品長(cháng)短相匹配的合適的位置,無(wú)需彎曲熱電偶。

 
支持 3 路外接氣體;可連接到逸出氣體分析
如果使用的是三路質(zhì)量流量控制器(MFC,選件),氣體路徑在儀器內部是分開(kāi)的:保護氣先經(jīng)過(guò)測量單元,然后進(jìn)入樣品室,而吹掃氣(兩路)則直接進(jìn)入樣品室,保護氣和吹掃氣都通過(guò)爐體的出氣口排出。
DIL 402 Expedis 儀器爐體為真空密閉設計,配備的 SiC 爐體非常適合通過(guò)毛細管與 QMS 或者 FTIR 進(jìn)行聯(lián)用,在測試過(guò)程中對逸出的雜質(zhì)、添加劑、有機粘合劑及分解產(chǎn)物進(jìn)行深入研究分析。

技術(shù)參數:
• 溫度范圍:-180 … 2000°C(不同爐體)
• 靈敏度:1nm/0.1nm
• 量程:±10000µm/±25000µm
• 樣品載荷:10mN … 3N,可變,可調制(選配)
• 測試模式:?jiǎn)螛悠?雙樣品,樣品長(cháng)度自動(dòng)檢測
• 支架類(lèi)型:氧化鋁、熔融石英、石墨
• 測試氣氛:真空、氧化、還原、惰性
• 樣品形態(tài):固體、液體、粉末
• 專(zhuān)利功能:c-DTA®(選配)、譜圖檢索(Identify)(選配)、速率控制燒結(RCS)(選配)
• 獨創(chuàng )的Nanoeye位移傳感及載荷控制技術(shù)
• 獨創(chuàng )的Multitouch技術(shù)


超高溫版本
最高溫度 2800°C
最寬廣的溫度范圍
我們提供兩種不同的石墨爐體,最高溫度分別為 2400°C 與 2800°C,提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復合材料等的熱膨脹,適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他尖端研究領(lǐng)域。
通過(guò)適配器,可將石墨爐體替換成標準爐體,例如 SiC,SiO2,Cu 或不銹鋼。也可以反過(guò)來(lái)配置:配備了標準爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續也可改裝使用超高溫爐體。
高溫計,可在最高溫度下進(jìn)行檢測
由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應,DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計、以光學(xué)方式進(jìn)行檢測的,可從室溫一直檢測到最高溫度。
精心設計的安全系統
儀器擁有精心設計的安全系統,可以對流經(jīng)測量系統的冷卻水與吹掃氣流進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。
可變的氣氛
DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護套管(玻璃碳或氧化鋁材質(zhì))進(jìn)行隔離,因此可以對樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護套管(最高溫度:1680°C)的情況下,甚至可以為樣品使用空氣氣氛。
儀器可以配備 AutoVac 系統,對樣品室進(jìn)行抽真空與充填,再加上內置的對高溫計窗口的吹掃功能,可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進(jìn)行直接切換。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應用實(shí)例
 
碳纖維增強碳材料的熱膨脹
本例測試的復合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構成。它具有良好的機械強度和熱穩定性。最初,這種材料僅應用于航空航天領(lǐng)域。目前,它也被廣泛應用于鍋爐設備制造、中空玻璃和半導體等行業(yè)中。
C/C 材料的熱膨脹系數取決于其纖維結構。本例中,測試了 45 度纖維方向(黑線(xiàn))和0度纖維方向(紅線(xiàn)),兩條曲線(xiàn)都展現出纖維增強復合材料的特征行為:在 300-400°C 附近達到最小尺寸,隨后膨脹。
在 2000°C 時(shí), 45 度纖維方向樣品的相對長(cháng)度變化(dL/L0%)及對應的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10-6 1/K(黑線(xiàn)),而平行纖維方向樣品的相對長(cháng)度變化(dL/L0 %)及對應的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10-6 1/K,前者僅比后者高 7%,這說(shuō)明材料性能對空間取向的依賴(lài)度不高。
分別沿纖維排列方向(紅色)和 45 度纖維方向(黑色)取樣,對比不同方向 C/C 材料的膨脹性能。
升溫速率:5K/min,He 氣氛,恒定接觸力:225mN,石墨樣品支架。
圖示為相對長(cháng)度變化曲線(xiàn)(實(shí)線(xiàn))和以 20 度為參考溫度的平均熱膨脹系數曲線(xiàn)(m.CTE)(虛線(xiàn))。


鋁合金樣品室溫到熔融過(guò)程體膨脹測量
本測試對鋁基合金在加熱過(guò)程中的行為進(jìn)行研究。圖中所示為體膨脹曲線(xiàn)(dV/V0,黑線(xiàn))和密度改變曲線(xiàn)(紅線(xiàn)),兩者均可基于測量得到的熱膨脹數據,在 Proteus® 軟件中計算獲得。
鋁合金在經(jīng)過(guò)一段線(xiàn)膨脹過(guò)程后在 559°C(c-DTA 的外推起始溫度,藍色虛線(xiàn))開(kāi)始融化,須有特殊容器才能進(jìn)行相應實(shí)驗。
在熔融過(guò)程中樣品會(huì )有明顯膨脹,此時(shí)兩相區同時(shí)存在液態(tài)和固態(tài),溫度高于 622°C 時(shí),樣品完全熔融,在體積增大的同時(shí),樣品的密度最終減小 10%(從 2.66 g/cm3 變?yōu)?2.40 g/cm3)。
從 c-DTA 曲線(xiàn)(藍色)可以明顯看出在熔融過(guò)程中有吸熱效應。

鋁基合金的熱行為。
升溫速率:5K/min,氣氛:He,恒定接觸力:250mN,氧化鋁樣品支架,氧化鋁容器。
圖示為體積膨脹曲線(xiàn)(黑色實(shí)線(xiàn)),計算所得密度曲線(xiàn)(紅色實(shí)線(xiàn)),c-DTA曲線(xiàn)(藍色虛線(xiàn))


鎢的熱膨脹 - 無(wú)氧化腐蝕下的高溫測試
鎢是一種易氧化的金屬,但是基于 Expedis Supreme 的真空設計并結合 OTS® 系統,樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實(shí)的膨脹行為,測量時(shí)不需要還原性氣氛來(lái)抑制表面氧化(發(fā)生表面氧化時(shí)樣品顏色會(huì )改變)。
實(shí)驗中,計算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10-6 1/K,與理論值僅僅相差 1.4×10-8 1/K。理論值為 5.129×10-6 1/K(來(lái)自NIST標準數據表)。
鎢的熱膨脹曲線(xiàn)。
樣品長(cháng)度:25.00mm,升溫速率:5K/min,氣氛:He,恒定接觸力:250mN,氧化鋁樣品支架。
圖示為樣品的長(cháng)度變化(黑色實(shí)線(xiàn)),理論值曲線(xiàn)(紅色虛線(xiàn),NIST標準數據表)

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