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熱膨脹儀DIL 402 Expedis Select & Supreme

發布時間: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域的最尖端技術,為寬廣應用領域內的專業級的應用而設計。DIL Expedis 係列的所有型號均基於革命性的 NanoEye 測量係統,在測量範圍與精度兩方麵達到了新的高度。
這一儀器是市麵上第一種支持調製力(振蕩型載荷)的水平式膨脹儀,通過這一方式,在熱膨脹儀與熱機械分析儀(TMA)、動態熱機械分析儀(DMA)之間架起了橋梁。
Supreme 版配置全麵、功能強大,Select 版則可靈活升級。這兩個版本為研究開發、與專業化的工業應用量身定做。
每一納米均納入計算
量程與分辨率的新的標杆
對於傳統的熱膨脹儀,測試量程與分辨率這兩個參數很難兩全:高分辨率隻能在很小的量程中實現;如果要得到較大量程,隻能犧牲一定的分辨率。
新型自反饋光電位移測量係統 NanoEye 克服了這一技術上的矛盾,能夠同時提供最高的分辨率、完美的線性度與無以匹敵的寬廣量程。

工作原理
在測試過程中,當樣品發生膨脹時,圖中所有的綠色部分將在線性導軌(圖中藍色部分)的引導下向後移動,並由光學解碼器測出相應的長度變化。

 
儀器特點
最高的靈活性與測樣效率
儀器為雙爐體結構,可同時安裝兩個不同的爐體,覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度範圍。另一配置方案是配備兩個相同的爐體交替使用,再結合雙杆樣品支架、在雙樣品模式下進行測試,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:單爐體 / 雙爐體,手動 / 馬達驅動的爐體操作,單 / 雙樣品支架,管狀 / 杆狀樣品支架,等等等等。豐富的配置是為了適應各類應用場合。

 
自動長度測試與 MultiTouch
傳統的熱膨脹儀通常使用卡尺進行樣品原始長度的測量,這可能增大測量結果的不確定性,特別對於柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前,在與測試本身等同的條件(頂杆接觸位置、接觸力)下自動測量樣品的初始長度。
對於可靠的熱膨脹測量,樣品在樣品支架內具有穩定的置放位置相當關鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用獨特的尾式頂樣操作,自動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度。通過導向杆,可將熱電偶調整至與樣品長短相匹配的合適的位置,無需彎曲熱電偶。

 
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量流量控製器(MFC,選件),氣體路徑在儀器內部是分開的:保護氣先經過測量單元,然後進入樣品室,而吹掃氣(兩路)則直接進入樣品室,保護氣和吹掃氣都通過爐體的出氣口排出。
DIL 402 Expedis 儀器爐體為真空密閉設計,配備的 SiC 爐體非常適合通過毛細管與 QMS 或者 FTIR 進行聯用,在測試過程中對逸出的雜質、添加劑、有機粘合劑及分解產物進行深入研究分析。

技術參數:
• 溫度範圍:-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,可調製(選配)
• 測試模式:單樣品/雙樣品,樣品長度自動檢測
• 支架類型: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:固體、液體、粉末
• 專利功能:c-DTA®(選配)、譜圖檢索(Identify)(選配)、速率控製燒結(RCS)(選配)
• 獨創的Nanoeye位移傳感及載荷控製技術
• 獨創的Multitouch技術


超高溫版本
最高溫度 2800°C
最寬廣的溫度範圍
凯时K66平台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、複合材料等的熱膨脹,適用於如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他尖端研究領域。
通過適配器,可將石墨爐體替換成標準爐體,例如 SiC,SiO2,Cu 或不鏽鋼。也可以反過來配置:配備了標準爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在後續也可改裝使用超高溫爐體。
高溫計,可在最高溫度下進行檢測
由於 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、以光學方式進行檢測的,可從室溫一直檢測到最高溫度。
精心設計的安全係統
儀器擁有精心設計的安全係統,可以對流經測量係統的冷卻水與吹掃氣流進行實時監控。
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)進行隔離,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 係統,對樣品室進行抽真空與充填,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行直接切換。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應用實例
 
碳纖維增強碳材料的熱膨脹
本例測試的複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,這種材料僅應用於航空航天領域。目前,它也被廣泛應用於鍋爐設備製造、中空玻璃和半導體等行業中。
C/C 材料的熱膨脹係數取決於其纖維結構。本例中,測試了 45 度纖維方向(黑線)和0度纖維方向(紅線),兩條曲線都展現出纖維增強複合材料的特征行為:在 300-400°C 附近達到最小尺寸,隨後膨脹。
在 2000°C 時, 45 度纖維方向樣品的相對長度變化(dL/L0%)及對應的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10-6 1/K(黑線),而平行纖維方向樣品的相對長度變化(dL/L0 %)及對應的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10-6 1/K,前者僅比後者高 7%,這說明材料性能對空間取向的依賴度不高。
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。
圖示為相對長度變化曲線(實線)和以 20 度為參考溫度的平均熱膨脹係數曲線(m.CTE)(虛線)。


鋁合金樣品室溫到熔融過程體膨脹測量
本測試對鋁基合金在加熱過程中的行為進行研究。圖中所示為體膨脹曲線(dV/V0,黑線)和密度改變曲線(紅線),兩者均可基於測量得到的熱膨脹數據,在 Proteus® 軟件中計算獲得。
鋁合金在經過一段線膨脹過程後在 559°C(c-DTA 的外推起始溫度,藍色虛線)開始融化,須有特殊容器才能進行相應實驗。
在熔融過程中樣品會有明顯膨脹,此時兩相區同時存在液態和固態,溫度高於 622°C 時,樣品完全熔融,在體積增大的同時,樣品的密度最終減小 10%(從 2.66 g/cm3 變為 2.40 g/cm3)。
從 c-DTA 曲線(藍色)可以明顯看出在熔融過程中有吸熱效應。

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(黑色實線),計算所得密度曲線(紅色實線),c-DTA曲線(藍色虛線)


鎢的熱膨脹 - 無氧化腐蝕下的高溫測試
鎢是一種易氧化的金屬,但是基於 Expedis Supreme 的真空設計並結合 OTS® 係統,樣品可以在純淨的He氣氛下測試以獲得其真實的膨脹行為,測量時不需要還原性氣氛來抑製表麵氧化(發生表麵氧化時樣品顏色會改變)。
實驗中,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(來自NIST標準數據表)。
鎢的熱膨脹曲線。
樣品長度:25.00mm,升溫速率:5K/min,氣氛:He,恒定接觸力:250mN,氧化鋁樣品支架。
圖示為樣品的長度變化(黑色實線),理論值曲線(紅色虛線,NIST標準數據表)

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