《材料研究方法》第19讲热分析技术.pptx

第六部分 热分析技术

ThermalAnalysis;主要内容

一、绪论

二、热重分析法（TG）

三、差热分析（DTA）

四、差示扫描量热法（DSC)

五、应用实例;一、绪论;测定的物理量;最常用的有：

（1）热重分析法TG(Themogravimetry)

（微商热重分析法DTG（DerivativeThermogravimetry)

（2）差热分析DTA

(DifferentialThermalAnalysis)

（3）示差扫描量热分析法DSC (DifferentialScanningCalorimetry);3、热分析应用范围

①测量物质加热（冷却）过程中的物理性质参数，如质量、反应热、比热等；

②由这些物理性质参数的变化，研究物质的成分、状态、结构和其它各种物理化学性质，评定材料的耐热性能，探索材料热稳定性与结构的关系，研究新材料、新工艺等。

; 具体的研究内容有：熔化、凝固、升华、蒸发、吸附、解吸、裂解、氧化还原、相图制作、物相分析、纯度验证、玻璃化、固相???应、软化、结晶、比热、动力学研究、反应机理、传热研究、相变、热膨胀系数测定等。;矿物原料的分析

矿物人工合成的研究

添加剂作用效果的研究

物质转变过程的研究

在陶瓷工业中的应用;4、热分析的特点

①应用的广泛性；

②动态条件下快速研究物质热特性的有效性；

③技术方法的多样性。;2025/2/17;2、热重(TG)曲线;Ti——起始温度，即累积质量变化到热天平可以检测时的温度。

Tf——终止温度，即累积质量变化到达最大值时的温度。

Tf-Ti——反应区间，即起始温度与终止温度的温度间隔。

曲线中ab和cd，即质量保持基本不变的部分叫作平台，BC部分可称为台阶。;K[Al3(OH)6](SO4)2热重曲线;结晶硫酸铜的热分析;CuSO4·5H2O=CuSO4·3H2O+2H2O↑

CuSO4·3H2O=CuSO4·H2O+2H2O↑

CuSO4·H2O=CuSO4+H2O↑;3、微商热重曲线(DTG曲线);DTG曲线上出现的各种峰对应着TG曲线上的各个重量变化阶段。峰的面积与样品对应的重量变化成正比。;DTG曲线具有以下一些特点：;钙锶钡水合草酸DTG曲线;DTG曲线的峰面积精确地对应着变化了的样品重量。

能方便地为反应动力学计算提供反应速率(dM／dt)数据。

DTG与DTA具有可比性，但前者与质量变化有关且重现性好，后者与质量变化无关且不易重现。如果DTG和DTA进行比较，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起的峰。;升温速度：

试样周围气氛：C02、空气中或N2气氛

坩埚和支架的影响：

试样因素：试样量、粒度大小?

走纸速度：;TG的应用

陶瓷矿物原料的组分定性、定量

无机和有机化合物的热分解

蒸发、升华速度的测量

活化能和反应级数测定

催化剂和添加剂评定

吸水和脱水测定;三、差热分析法(DTA)

(DifferentialThermalAnalysis);2、差热分析的基本原理;DTA参比物：指通常在实验的温度范围内没有热活性的已知物质，即不产生任何热效应（放热、吸热）的惰性材料，如α－A12O3、α－石英、硅油等；

DTA试样：指实际要测定的材料；

DTA样品：试样与参比物总称。;差热仪炉子供给的热量为Q

试样无热效应时：TS=TRΔT=0

试样吸热效应时: TS＜TRΔT＜0

试样放热效应时:TS＞TRΔT＞0;3、DTA曲线

DTA曲线是指试样与参比物间的温差（ΔT）曲线和温度（T）曲线的总称。;零线：若试样不发生热效应，在理想情况下，试样温度和参比物温度相等，?T＝0，差示热电偶无信号输出，记录仪上记录温差的笔仅划一条直线，称为零线.;基线：实际条件下试样无热效应时的曲线部份，?T近于零(图中的AB、CD段)；

吸热谷：TS＜TR，ΔT＜0时的曲线部份,BOC；

放热峰：放热峰：TS＞TR，ΔT＞0时的曲线部份，DO′E；;峰宽——B′D′；

峰高——CF；

峰面积——BCDB；

外推起始点(出峰点)一峰前沿最大斜率点与基线延长线的交点(G)，对应温度最为接近热力学平衡温度。;3、DTA数据的记录方式

为了避免混乱和保证有足够的数据以进行重复工作，ICTA标准化委员会拟定了报导热分析数据的应用规则，对于DTA，ICTA列出的规则如下：;2025/2/17;4、DTA曲线的影响因素;升温速率;5、差热分析的定性和定量鉴定;（1）定性分析

DTA定性分析，就是通过实验获得DTA曲线，根据曲线上吸、放热峰的形状、数量、特征温度点的温度值，即曲