Метод дифференциального термического анализа (ДТА)

Величину D T _кр находят в настоящей работе с помощью дифференциально-термического анализа (ДТА). Принципиально метод ДТА основан на сравнении температуры образца с температурой вещества сравнения (эталона) в процессе изменения температуры с определенной скоростью. Температуры исследуемого образца и эталона должны быть одинаковыми (или почти одинаковыми) до начала фазового превращения, происходящего в образце. При прохождении этих превращений температура образца либо отстает (эндотермический процесс), либо опережает (экзотермический процесс) температуру эталона. На рис. 8 схематически показаны два способа регистрации результатов ДТА. Если образец нагревается с постоянной скоростью и его температура изменяется непрерывно с помощью термопары, то зависимость температуры от времени линейна до начала эндотермического эффекта (рис. 8 а). Далее вплоть до завершения превращения температура плавления либо остается постоянной до окончания превращения (плавление индивидуального вещества или эвтектической смеси, перестройка кристаллической структуры и т.д.), либо продолжает возрастать, но с нарастающим отставанием от температуры эталонного вещества. После завершения превращения температура резко возрастает и вновь становится близкой температуре эталонного вещества. Таким образом, термический эффект проявляется как горизонтальный, либо слабонаклонный участок зависимости T = f (t), заканчивающийся почти вертикальным изломом (рис. 8 а).

Однако на графике зависимости температуры образца от времени (называемом “простой” записью) трудно обнаружить процессы, сопровождающиеся небольшими выделениями тепла, т.к. время их протекания невелико. Следовательно, невелики и отклонения от линии T = f (t) для эталонного сосуда. Все это приводит к тому, что такой вариант термического анализа в настоящее время самостоятельно не используют.

Другой способ состоит в том, что измеряют или вычисляют разность температур D T между исследуемым и эталонным сосудами (рис. 8 б). На начальном этапе эксперимента – до тех пор, пока в веществе не начались фазовые превращения – величина D T близка к нулю. С началом таких превращений температура исследуемого вещества начинает “отставать” от температуры эталона и возникает некоторая разница температур. На практике строят зависимость D T от температуры исследуемого сосуда. Такой способ (называемый “дифференциальной” записью) позволяет значительно увеличить точность определения температуры фазового превращения.

(!) При расшифровке результатов за температуру эффекта обычно принимают начало пика (рис. 8 б). Исключение представляет собой определение температуры полного плавления вещества (линии ликвидуса). Для определения такой температуры находят минимум пика (если пик имеет несколько минимумов, то находят минимум, относящийся к наибольшей температуре). Отметим, что аналогичная методика может применяться и к исследованиям, проводящимся в режиме охлаждения.

Рис. 8. Типичный вид термограммы нагревания индия. “Простая” (a) и “дифференциальные” виды записи термограммы (б). Скорость нагревания v = 0,47 °C/мин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: