《材料研究方法教学资料》第五章-复习.ppt

热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 (1) 成份分析 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 （2）定量分析 DSC分析技术通过对试样在发生热效应时及时进行能量的补偿，保持试样与参比物之间?T=0，无温差、无热传递，减少热损失，因而可进行热量的定量分析。 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 （3）纯度测定 DSC法在纯度分析中具有快速、精确、试样用量少及能测定物质的绝对纯度等优点，可用于无机物、有机物和药物的纯度分析。 DSC法测定纯度是根据熔点或凝固点下降来确定杂质总含量的。基本原理是以Vant Hoff方程为依据的，熔点降低与杂质含量可由下式来表示: 式中，TS为样品瞬时的温度（K）； T0为纯样品的熔点（K）； R为气体常数；ΔHf为样品熔融热； x为杂质摩尔数； F为总样品在TS熔化的分数。 由式可知，TS是1/F的函数，TS可以从DSC曲线中测得，1/F是曲线到达TS的部分面积除以总面积的倒数。以TS对1/F作图为一直线，斜率为 截距为 可从积分峰面积求得。所以由直线的斜率即可求出杂质含量 x. 如图5-27所示。 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 （3）纯度测定 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 （3）纯度测定 应用式5-11测定物质的纯度，需要修正两个参量。 l) 样品的熔融热要用标准物质(如铟)来校正，以弥补没有被检测到的熔化。 2) 样品瞬时温度TS的测量，应把在相同条件下测得的标样(如铟)峰前沿斜率的切线平移通过样品曲线上需读取温度的那一点并外推与实际基线相交。交点对应的温度即为TS对应温度。 如图5-27a中E点对应温度为TS(E)。对应峰面积为AED，F=AED/ABC。作出TS-1/F的关系图，经修正后即为一直线如图5-27b所示 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 (4) 比热测定 比热是物质的一个重要物理常数。DSC法中，热流速率正比于样品的瞬时比热： 5-12 式中，dH/dt为热流速率(J/s)； m为样品质量(g)； CP为比热(J/g℃)； dT/dt为程序升温速率(℃/s)。 采用DSC法测定物质比热时，精度可到0.3%，与热量计的测量精度接近，但试样用量要小4个数量级。 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 DTA与DSC分析在无机材料中的应用 焙烧前的原料分析。如确定原料中所含的碳酸钙和碳酸镁的含量。 研究精细研磨的原料逐渐加温到1500℃形成水泥熟料的物理化学过程。 研究水泥凝固后不同时间内水合产物的组成及生成速率。 研究促进剂和阻滞剂对水泥凝固特性的影响。 硅酸盐材料通常是指水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料和建筑材料等，其中最常见的是硅酸盐水泥和玻璃。 硅酸盐水泥与水混合发生反应后，会凝固硬化，经一定时间能达到应有的最高机械强度。一般DTA在硅酸盐水泥化学上的应用有： 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 DTA与DSC分析在无机材料中的应用 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 DTA与DSC分析在无机材料中的应用 研究玻璃形成的化学反应和过程。 测定玻璃的玻璃转变温度与熔融行为。 研究高温下玻璃组分的挥发。 研究玻璃的结晶过程和测定晶体生长活化能。 制作相图。 研究玻璃工艺中遇到的技术问题。 玻璃是一种远程无序结构的固体材料，随着温度的升高可逐渐成为流体。在对玻璃研究中，热分析主要应用于： 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 DTA与DSC分析在无机材料中的应用 研究金属或合金的相变，用以测定熔点(或凝固点)、制作合金的相图以及测定相变热等。 研究合金的析出过程．用于低温时效现象的解释。 研究过冷的亚稳态非晶金属的形成及其稳定性。 研究磁学性质(居里温度)的变化。 研究化学反应性。如常用来确定化学热处理的最佳工艺条件；研究金属或合金的氧化及与气体的反应及抗腐蚀性。 测定比热容： 在金属与合金材料上，DTA与DSC分析的主要应用领域有： 热分析技术的应用 DTA和DSC的应用 DTA与DSC在高分子材料中的应用 (1) 物性测定 玻璃化转变温度、熔融温度、结晶转变温度、结晶度，结晶速率、添加剂含量、热化学数据(如比热容、熔化热、分解热、蒸发热、结晶热、溶解热、吸附与解吸热、反应热等)。图5-31为高分子材料的DTA和DSC模式曲线。 * 第五章 热分析 热分析方法 是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行分析的总称。根据国际热分析协会对热分析法的定义，热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术。 所谓“程序控制温度”是指用固定的速率加热、冷却或恒温，所谓“物理