Способ дифференциального термического анализа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)989417 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 250381 (21) 3302331/18 25 с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано150 1.83. Бюллетень М 2

Р М К з

G 01 и 25/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 536 ° 42 (088. 8 ) Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы изобретения

В.H. Морозов и В.Г. Чернов

Иркутский государственный университет им. A.A. Жданова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЦИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО

АНАЛИЗА

1 тв

Изобретение относится к термическому анализу и может быть использовано для исследования процессов, происходящих в веществе при.нагревании и охлаждении.

Известен способ дифференциального термического анализа (ДТА),заключа- ющийся в измерении разности температур между исследуемям веществом и эталоном, когда в качестве эталона используется само исследуемое вещество, причем между двумя ампулами с исследуеьым веществом поддерживается разность температур, и проводят одновременную запись температур исследуемого вещества в обеих ампулах, а также разность их температур 1.. .

Использование в качестве эталона самого исследуемого вещества позволяет уменьшить ошибки, связанные с различными теплоемкостями и неодина ковым нагревом образца и эталона.

Однако измерение температуры происходит в нестационарных условиях, что не позволяет повысить точность измерения температур фазовых превращений в исследуемом веществе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ДТА, заключающийся в измерении разности температур между ксследуемым веществом и эталоном. В качестве эталона обычно использует.ся вещество, не испытывающее в исследуемом интервале температур никаких термических превращений. Это индиферентное вещество помещается в печь одновременно с исследуемым вещест- вом и по возможности в одинаковые с ним условия 2).

Однако измерение температуры со гласно укаэанному способу происходит в нестационарных условиях. В этом случае всегда существует разница между истинной температурой образца и показаниями термопары, особенно, если термопара отделена от исследуемого образца защитным колпачком. Эта разница равнаЬТ= KdT/dс, К - показатель термической инерции термопары, зависящий от теплового контакта термопары с образцом, а от /сИ вЂ” скорость нагревания или охлаждения. Кроме того, на поверхности образца и между поверхностью образца и центральной его частью всегда существуют градиенты температуры, что приводит к трудностям регистрации начала и конца фазового превращения, особенно, если оно происходит в интервале

989417 температур, как,. например, главле«я» твердых растворов.

Целью изобре-..ения является повышени точности определения температур

Фазовых превращений.

Поставленная цель достигается тем, 5 что согласно способу ДТА, заключающемуся в измерении разности температур между исследуемым веществом и эталоном, в качестве эталона используют вещество, окружающее исследуемое (О вещество со всех сторон и испытывающее фазовый переход при известной температуре, отличающейся от температуры исследуемого фазового превращения на 1-10 С „

I э

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая способ; на фиг. 2 — кривые изменения температуры образца; на фяг. 3 — температуры ликвидуса образцов.

2Q

Исследуемый образец 1 в ампуле 2 окружается со всех сторон эталонным веществом 3. При этом теплопроводность ампулы должна бы-ь меньше, чем у образца и эталона. Температуры образца и эталона, а также разность температур между ними измеряется термопарами 4 и 5. ЭДС дифференциальной термопары пря необходимости может быть усилена с помощью фотокомпенсационного усилителя. ПоказаЗО ния термопар записываются на самоп:ясец 6 . Если температура фазового превращения в эталоне несколько выше температуры Фазового превращения в образце. то ДТА необходимо прово- 35 дить в режиме нагревания, а если несколько ниже — то в режиме охлаждения.

Пример „ Определение линии ликвидус в системе 1nAs- Сd- Те. При 4 " небольших количествах Cd и Те в качестве эталона можно использовать чистый арсенид индия, температура плавления которого 942 С; это более о удобно, что для многих исследований, например для определения количества примесей в растворителе по понижению температуры плавления, необходимо знать относительное изменение температуры. При нагревании эталона с постоянной скоростью между ним и образцом устанавливается постоянная разность температур, которая тем больше, чем выше скорость нагревания. В данном случае при скорости нагревания 10 C/мин разность темпе0 ратур составляла 23 С. В момент

0 времени 1 при T = 899+3 С образец начинает плавиться, скорость нагревания образца замедляется, что приводит к характерному излому на кри6(3 вых изменения температуры образца и разности температур между эталоном и образцом (кривые а и в).

В момент времени ь1 начинает плавиться эталон, температура в нем вы- 65 агав«ивается я даль«ейшяй нагрев исследуемого образца происходит в изотермических условиях. Вследствие этого скорость «агреваняя образца

- «è>õàåòñÿ„ а градиенты температуры, существующие вдоль образца на его поверхности уменьшаются, т.е. условия язмере«ия темпера. туры приближаются к стационарным. После окончания плавления образца при Т = 925,4+О, 1С в момент времени +g температуры образца и зтало«а быстро выравниваются, что также проявляется в характер«ых изломах кривых д и Ь .

Разница между известным способом

ДТГ и ",.ðåäëàãàåìûì проявляется в характере изломов на кривых с1 и Ь .

В первом случае, когда эталон еще не плавятся, нагрев образца происходит достаточно быстро и начало отклонения дифференциальной кривой закруглено. Поэтому температура начала плавления образца может быть определена с точностью в несколько градусов. С другой .стороны, конец плавления образца IIpoHc:õoäèò в условиях медленного нагрева, так как образец окружен со всех сторон веществом, имеющим постоянную температуру. Это приводит к тому, что излом на кривых с1 и Ь выражен более резко, что позволяет определить температуру плавления образца с гораздо большей точностью.

На фиг. 3 приведены температуры ликвидуса образцов 1гAs0,9 0,5 0,5(1-1 пря изменения Х от 0 до 1 по вышеописанной летодике. Разброс экспериментальных точек не превышает

0,5 г. рад. .Это свидетельствует о том, чтс с помощью предложенного спос9ба

ДТГ можно достичь более высокой точности определения температур фазовых превращений, чем с помощью известных методов.

Формула изобретения

Способ дифференциального термического анализа, заключающийся в измерении разности температур исследуе."лого вещества я эталона, о т л и ч а и шийся тем, что, с целью повышения точ«ости определения температур Фазовых превращений, в качестве эталона используют вещество, окружающее исследуемое вещество со всех с — îðîí я испытывающее фазовый переход при язьестной температуре, отличающейся от температуры исследуе;лого Фазового превращечия на 1-10 С. о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гвторское свидетельство СССР

М 187384, кл. С 01 N 25/00, 1964.

2. Берг Л. Р. Введение в термограФию. М., "Иаука", 1969, с. 11-25 прототип).

989417.

Я7;1

L Составитель С. Беловодченко

Редактор Т. Веселова Техред А. Ач Корректор М. Шароши

Поднисное

Заказ 11114/б1 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r..Óæãoðîä, ул. Проектная, 4 фЧ х

Ясс. 5