熱機械分析儀(Thermomechanical Analyzer, TMA)是一種用于研究材料在程序控溫下?形變與溫度關(guān)系?的精密儀器,廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)、能源等領(lǐng)域,可測量熱膨脹系數(shù)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、軟化點等關(guān)鍵參數(shù)?。
一、核心原理。
?靜態(tài)形變測量?:在非振動負載下(如壓縮、膨脹、針入、拉伸或彎曲),通過位移傳感器(如LVDT)實時監(jiān)測樣品尺寸變化,形變信號與溫度關(guān)聯(lián)?。典型負載范圍:0~1N,分辨率可達納米級?。
?動態(tài)熱機械分析(DMA)?:通過施加周期性振蕩負荷,測量材料的模量和阻尼特性,適用于黏彈性材料?。
二、儀器結(jié)構(gòu)。
?核心組件?:
?加熱爐?:控溫范圍通常為-150℃至600℃?。
?探頭系統(tǒng)?:由懸臂梁、螺旋彈簧和力發(fā)生器組成,確保載荷精確施加?。
?位移傳感器?:LVDT(線性可變差動變壓器)實現(xiàn)高精度形變檢測?。
?輔助功能?:部分型號支持SDTA(同步差熱分析)和DLTMA(動態(tài)負載TMA)模式?。
三、典型應(yīng)用。
?材料特性分析?:熱膨脹系數(shù)(CTE)、相變溫度、應(yīng)力松弛等?。高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變(Tg)和軟化行為?。
?工業(yè)與科研場景?:金屬/陶瓷的燒結(jié)過程、復(fù)合材料的相容性研究?。
薄膜、纖維的拉伸/壓縮性能測試?。
四、操作模式對比
? 壓縮/膨脹模式適用于均勻形變材料(如金屬、陶瓷),其特點為應(yīng)力分布均勻需要石英片輔助?。
? 針入?模式適用于軟化點測定(如塑料、橡膠),其特點為球點探頭監(jiān)測形變起始溫度?。
? 三點彎曲模式適用于硬質(zhì)材料(如纖維增強塑料),其特點為避免壓縮形變誤差?。
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