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差热分析DTA实验报告

差热分析DTA

一、实验目的

掌握热分析方法─差热分析法基本原理和分析方法。

了解差热分析和热重分析仪器的基本结构和基本操作。

二、差热分析基本原理

差热分析法(Differential Thermal Analysis,DTA)是在程序控温下测量样品和参比物的温度差与温度(或时间)相互关系的一种技术。

物质在加热或冷却过程中会发生物理或化学变化,同时产生放热或吸热的热效应,从而导致样品温度发生变化。因此差热分析是一种通过热焓变化测量来了解物质相关性质的技术。样品和热惰性的参比物分别放在加热炉中的两个坩埚中,以某一恒定的速率加热时,样品和参比物的温度线性升高;如样品没有产生焓变,则样品与参比物的温度是一致的(假设没有温度滞后),即样品与参比物的温差DT=0;如样品发生吸热变化,样品将从外部环境吸收热量,该过程不可能瞬间完成,样品温度偏离线性升温线,向低温方向移动,样品与参比物的温差DT<0;反之,如样品发生放热变化,由于热量不可能从样品瞬间逸出,样品温度偏离线性升温线,向高温方向变化,温差DT>0。上述温差DT(称为DTA 信号)经检测和放大以峰形曲线记录下来。经过一个传热过程,样品才会回复到与参比物相同的温度。

在差热分析时,样品和参比物的温度分别是通过热电偶测量

的,将两支相同的热电偶同极串联构成差热电偶测定温度差。当样品和参比物温差DT=0,两支热电偶热电势大小相同,方向相反,差热电偶记录的信号为水平线;当温差DT10,差热电偶的电势信号经放大和A/D换,被记录为峰形曲线,通常峰向上为放热,峰向下为吸热。差热曲线直接提供的信息主要有峰的位置、峰的面积、峰的形状和个数,通过它们可以对物质进行定性和定量分析,并研究变化过程的动力学。峰的位置是由导致热效应变化的温度和热效应种类(吸热或放热)决定的,前者体现在峰的起始温度上,后者体现在峰的方向上。不同物质的热性质是不同的,相应的差热曲线上的峰位置、峰个数和形状也不一样,这是差热分析进行定性分析的依据。分析DTA 曲线时通常需要知道样品发生热效应的起始温度,根据国际热分析协会(ICTA)的规定,该起始温度应为峰前缘斜率最大处的切线与外推基线的交线所对应的温度T(如图2),该温度与其它方法测得的热效应起始温度较一致。DTA峰的峰温Tp虽然比较容易测定,但它既不反映变化速率到达最大值时的温度,也与放热或吸热结束时的温度无关,其物理意义并不明确。此外,峰的面积与焓变有关。

三、仪器与试剂

1、DTA仪器为:PE DTA-1600

2、待测样品TiCu基合金,差热参比物Y2O3 。

3、氧化铝坩埚2 只,镊子,小勺。

四、实验方法

1、打开气体钢瓶,打开冷却水,约十分钟。

2、依次打开专用变压器开关,DTA -1600 开关,工作站开

关。

3、将仪器左侧流量控制钮旋至50ml/min。

4、样品称重后放入坩埚,在另一只坩埚内放入参比物,按

DTA-1600 控制面板键,炉子升起,将试样坩埚放在检测支持器右皿,将参比物坩埚放在左皿,按键放下炉子。

5、电脑屏幕上进入DTA-1600 Collect界面,进行参数设定,

输入升温速率、终止温度等等;进入PID Parameters,确定P:10;I:10;D:10;进入Sampling Parameters,确定Sampling time:10;进入File Information,依次输入测量序号、样品名称、重量、分子量、坩埚名称、气氛、气体流速、操作者姓名,回到Measure,点击Sart,测量开始。当试样达到预设的终止温度时,测量自动停止。等炉温降下来再关机,关冷却水,关气瓶(为保护仪器,注意炉温在500C 以上不得关闭DTA-50 主机电源)。

6、进入分析界面(Analysis)进行分析。最后数据存盘,导

出TXT 格式文件。

7、利用origin画出DTA图,并标出热效应的起始和终止温

度。

五、结果分析

差热分析DTA实验报告

上图为Ti44Cu42Co4Zr6Sn2B2的DTA图热效应的起始温度T m=1110K

终止温度T l =1170K