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產品目錄

PRODUCT CENTER

熱機械分析儀 TMA 402 F1/F3 Hyperion

發布時間:2020-09-24 10:43:13瀏覽次數:
TMA402F1/F3 Hyperion® 為耐馳公司最新推出的熱機械分析儀,可以有效地分析樣品在一定負載下的熱機械/熱膨脹特性。最大樣品長度30mm,最大作用力 3N。內置的高精度力傳感器保證了 mN 范圍的精確可控的作用力。
數字位移傳感器(LVDT)-- TMA 402 Hyperion® 的核心
這是一項經過時間考驗的技術,同樣也使用于熱膨脹儀中。其精度極高,最低可測量納米級的尺寸變化(數字靈敏度為 0.125nm)。

真空密閉恒溫系統
TMA 402 Hyperion® 的測量系統通過水浴恒溫,因此,爐體的熱輻射和周圍環境的氣溫波動都不會影響到系統。
為了保證測量的純凈氣氛及儀器的真空度,儀器中所有的單元均為真空密閉設計。TMA 402 F1 中使用了渦輪分子泵,真空度可達 10-4mbar,與 MFC(質量流量控制器,TMA 402 F3 中為選件)結合使用,就可以在測量過程中選擇測試所需純凈氣氛,如惰性氣體或氧化性氣體。

同步測量力和位移信號
TMA 402 Hyperion® 的系統里,施加在樣品上的作用力以電磁方式控制,因此,系統在測試過程(如蠕變模式)中能夠快速檢測到負荷改變。與那些只能預先設定作用力的儀器不同,TMA 402 Hyperion® 中高靈敏度的傳感器(靈敏度 < 0.01mN)通過推桿實時監控作用力,然后再根據需要自動地加以調整。

精確控制作用力
TMA 402 Hyperion® 的電控制系統可以在 mN 精度上控制作用力,使用這種高精度控制作用力,即使像纖維,薄膜類易破損材料的測試也可順利進行;同時,可通過軟件控制作用力以步進或線性的方式改變,測試蠕變和壓縮模式就變得格外方便;此外,TMA 402 Hyperion® 還提供額外的附加功能,包括多種脈沖可供選擇,如矩形和斜坡形的單頻或多頻的振蕩力(頻率可達 1Hz,選件),在此模式下材料的一些粘彈性能就可以很方便得以表征,如彈性模量和蠕變模量。

設計 特點 優點
模塊式設計 爐體可更換,與耐馳其他儀器相兼容 配置靈活,通用性強,可方便而經濟地進行擴展和改造
軟件控制氣體流量 程序控制改變氣氛 氧化反應類測試中,無需手動切換氣體。
程序控制作用力,最大可達 3N 可控作用力的改變(線性和步進),連續可調制力(TMA 402 F1) 表征粘彈性能
多種可選配件,如特殊樣支架,浸入式容器 廣泛的應用范圍 可測量粉末,液體,固態至熔融態的金屬;可進行浸入式測量


TMA 402 F1/F3 Hyperion® - 技術參數(持續更新中)

技術參數 TMA 402 F1 Hyperion® TMA 402 F3 Hyperion®
最大測量長度 30 mm 30 mm
測量范圍 ± 2.5 mm ± 2.5 mm
位移分辨率 0.125 nm 0.125 nm
負載力 0.001N .. ±3N(步長 0.2mN) 0.001N .. ±3N(步長 0.2mN)
力的分辨率 < 0.01 mN < 0.01 mN
調制作用力 可達 1 Hz -
真空度 < 10-4<-sup> mbar < 10-2 mbar
氣路設計 兩路吹掃氣,一路保護氣 兩路吹掃氣,一路保護氣
質量流量控制器(MFC) 標配 選件

 

不同溫度下的標準系統配置
-150°C - 1000°C 不銹鋼爐體,液氮制冷系統,熔融石英樣品支架,K 型熱電偶
RT - 1550°C SiC 爐體,Al2O3 樣品支架,S 型熱電偶
特殊規格可定制

TMA 402 F1/F3 Hyperion® - 軟件功能
TMA 402 F1/F3 Hyperion® 的測量與分析軟件是基于 MicroSoft Windows® 系統的 Proteus® 軟件包,它包含了所有必要的測量功能和數據分析功能。這一軟件包具有極其友善的用戶界面,包括易于理解的菜單操作和自動操作流程,并且適用于各種復雜的分析。Proteus 軟件既可安裝在儀器的控制電腦上聯機工作,也可安裝在其他電腦上脫機使用。
TMA 部分軟件功能:
• 多種校正方式:校正支架系統自身的膨脹,以及偏移量與樣品長度修正。
• 根據系統設置自動調整作用力和位移信號
• 表征特征溫度:自動確定起始點、峰值和終止點溫度
• 標注玻璃化溫度和軟化點溫度(符合 DIN 標準)
• 可設定在軟化點后自動停止測量。
• 計算并標注工程膨脹系數和物理膨脹系數
• 自動監控燒結步驟
• 速度控制燒結軟件(RCS):勻速燒結收縮,以優化燒結工藝(選件)
• 多種力變換模式,包括調制力,可用于測量材料的粘彈性能。
擴展功能:
• c-DTA® 功能:標注吸放熱效應的溫度
• 熱動力學軟件:表征和優化燒結過程
• 密度軟件:監控熔融過程前后的體積和密度改變
• 峰分離軟件:有效分離重疊峰
 

 

TMA 402 F1/F3 Hyperion® - 應用實例
低溫下的材料表征

高分子薄膜的拉伸測量
對薄膜施加作用力,測量其拉伸形變,收縮形變以及各向異性。此例中,在拉伸的模式下,我們測量了一個厚度為 40 μm 的聚碳酸酯薄膜的拉伸以及收縮的現象。由于作用力的不同,結果也差異甚大。施加作用力較小時(5mN),薄膜在高溫下收縮,而在施加較大作用力時(50mN),薄膜則發生膨脹形變。

密封材料壓縮殘余形變的測量
對于密封材料而言,能夠在經過持續的作用力后恢復至原始狀態是至關重要的。為了測量這一性質,我們施加 3N 的作用力于某種彈性密封材料上,隨后減少為 5mN 持續 40 小時,可以觀察到壓縮量為 21%,撤去作用力,30min 后壓縮量恢復了 16.2%,60min 后恢復了 16.8%。在長達 30 小時之后,材料并沒有恢復到原始狀態,仍有殘余形變,這是由該材料的粘彈特性所致。

聚四氟乙烯的粘彈性表征
將三點彎曲模式與振蕩力相結合,既定材料的粘彈性就可以得以表征。在 -150°C 到 150°C 之間,對四氟乙烯棒施加矩形的調制力(由 0.2N 的靜態力和三種不同的動態力分別復合而成)。根據樣品的結構特性和膨脹系數,可計算得到其儲存模量 E 和溫度的對應關系,同時可觀察到聚四氟乙烯的三種典型變化:即 -100°C 的 β 轉變,0°C 到 50°C 的晶型轉變以及 100°C 的玻璃化轉變。

高溫下的材料表征
鈦酸鋁的燒結
在汽車工業中,鈦酸鋁是作為催化轉換器的載體材料。下圖為鈦酸鋁坯體在室溫到 1450°C 間的測試,測試的最后將鈦酸鋁在 1450°C 時恒溫 7 小時。結果顯示,在加熱過程中,樣品收縮量為 12.7%;燒結過程分為兩步,較大的一次燒結速率為 0.31%/min;而在恒溫段,樣品又進一步地收縮了 0.6%。耐馳還提供速率控制燒結軟件(RCS 選件),可進一步優化燒結工藝。

揮發性產物的分析
對于粘土和粉末樣品,通常使用的測試方法是TMA-MS(Aëolos®)聯用,溫度范圍是室溫至800°C。樣品最先釋放出吸附結合水和層間水(收縮0.01%);在300°C,有機組分開始燃燒(在 m18(H2O)與 m44(CO2)的曲線上出現峰),但是由于含量較少,對膨脹曲線并無明顯影響;在487°C到536°C間,粘土中的礦物成分脫水,圖譜中所對應的收縮為0.05%。


 

MA 402 F1/F3 Hyperion® - 相關附件

TMA 402 Hyperion® 獨一無二的模塊化設計
為了滿足不同的溫度范圍需求,耐馳設計了多種爐體,用戶可根據自身需要自由更換。如果選擇了雙爐體裝置,則只需片刻即可切換到另一個爐體。

量身打造的樣品支架
對于不同尺寸的樣品有多種不同規格的石英、氧化鋁樣品支架和推桿可供選擇。除了針對膨脹,針入,和拉伸模式之外,還提供三點彎曲模式的推桿和支架。
TMA402 Hyperion®中的熱電偶可方便地進行更換,除了常規的 K 型熱電偶,還可選用 S 型或 E 型熱電偶。安裝后系統將會自動識別傳感器類別。

特殊樣品支架
提供針對粉末,液體,糊狀樣品甚至熔融金屬測試的特殊樣品容器,除此之外,還提供浸入式容器。
與 MS/FTIR 聯用分析揮發性產物
TMA402 Hyperion® 可與 MS 或 FTIR 檢測器聯用,分析加熱過程產生的揮發性產物。

可控濕度氣氛下的測量
TMA 402 Hyperion® 可以配備銅爐,該爐體可以在 -150°C ... 500°C 的溫度范圍內作為常規爐體使用。同時該爐體為潮濕氣氛下的測量而特殊設計,可以通過特殊的氣體入口適配器連接到濕度發生器。在這種情況下,潮濕氣氛由上部進入到樣品室內, 有一個特殊的氣體引導管,可以有效地防止保護氣氛對潮濕氣氛的稀釋。因此儀器可以在 0°C ... 100°C 溫度范圍內、一定濕度的氣氛條件下進行工作。

 

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