用作材料的金屬必須根據其預期用途滿足某些要求。
只有硬度、強度、熱膨脹、導熱性或氧化和腐蝕行為等性能符合使用條件,才能保證最大的耐用性和較長的使用壽命。
由于這嚴重限制了純金屬的可用性,因此它們通常與其他金屬、準金屬或非金屬合金化。
這種混合金屬,也被稱為合金,其特點是改善了材料性能,因此大大擴大了應用范圍。

相變點、結晶溫度、金屬板材原料的聚集狀態變化及熱穩定性、基材和其他冶金產品也可以用物理測量方法來研究。這同樣適用于比熱容、線膨脹系數和熔點。
林賽斯開發和生產的熱分析測量系統,除冶金領域外,還可應用于許多其他領域。應用的關鍵領域包括研究,產品開發和質量控制。
前言
鐵是地球上分布最廣、最常用的金屬之一,廣泛應用于建筑、機械制造、交通運輸、電力等領域。鐵的機械性能使它成為多種用途的理想材料,它具有較高的強度和硬度,良好的耐磨性等,可以在明火中鍛造。
鋼是一種主要由鐵和碳組成的合金材料,除了鐵和碳之外,鋼中還可能含有其它元素,如錳、硅、磷、硫等,這些元素可提供許多性能,如顏色、硬度等級、耐化學性等。當然,鐵是鋼的主要成分,決定了鋼的基本性質。鐵和鋼的分析是熱分析中最常見的應用之一。
實驗
使用熱膨脹儀在氬氣氣氛下,以 5 K/min 的升溫速率對鐵樣品進行熱膨脹測量。如下圖顯示了鐵樣品線性熱膨脹 ΔL(紅色曲線)和熱膨脹系數 CTE(藍色曲線)的測量結果。從曲線可觀察到,在溫度達到 736.3 ℃(CTE 的峰值溫度)后檢測到樣品收縮,這是由于鐵的相變效應,也稱為居里溫度。測量值和文獻值(770 ℃)的差異可歸因于樣品的污染和所含其他微量元素導致的。
前言
L78 Q/D 是通過多步變形控制來優化材料淬火速率的理想儀器。通過這些測量,可以模擬鋼的加工過程,從而控制鋼的晶體結構和物理性能。淬火和變形速率對最終產品的性能和優化鍛造工藝非常重要。
實驗
在本實例中,經過初始加熱和由此產生熱膨脹后,鋼樣品被等溫保持,并經歷了 2 個變形步驟:在 10 秒的時間內產生 1 mm 的初始變形,然后接著在 10 秒的時間內再次產生 1 mm 的變形。變形步驟完成后,對材料進行淬火,測量材料的收縮和相變。制造商可根據這些數據來優化鋼的生產工藝,使其具有所要求的物理性能。
前言
差示掃描量熱法(DSC)是一種常用于分析鋼和金屬的熱分析技術。用 DSC 進行線性加熱和冷卻實驗,可以測定相變及其焓,還可以測定固相線和液相線,以確定樣品在什么溫度下熔化和結晶。
實驗
如下圖顯示了使用 DSC L62 測量的低合金鋼樣品的加熱和冷卻曲線。從圖中可以觀察到,在 731 ℃ 時,樣品的晶體結構和磁性發生了變化(鐵磁性變為順磁性)。該低合金鋼的熔點為 1411 ℃ 。測得的液相線溫度為 1471 ℃ 。加熱曲線中所有的峰值都是可逆的,可以在冷卻曲線段(藍色曲線)中觀察到。低合金鋼的結晶范圍為 1454 ~ 1436 ℃ ,相變發生在 637 ℃ 。
前言
鈀是一種稀有的、有光澤的銀白色金屬。鈀由于其高熔點和獨特的熱物理性質,常應用于熱分析技術。
實驗
在本實驗中,使用 STA L81 測量鈀的熔化曲線。在氮氣氣氛條件下,以 5 K/min 的加熱速率測量鈀(質量為 5.6 mg)的熔化過程。如下圖所示,所得的 DTA 曲線顯示出一個尖銳明顯的吸熱峰,其表明鈀的熔化過程開始于 1554.3 ℃ ,終止于 1559.3 ℃ 。峰面積的積分為 -157.3 mJ/mg ,表示熔融焓值。這種熔化行為和熔融焓值的精確測量對于校準 DSC 儀器至關重要,確保它們在各種研究和工業應用中熱分析的準確性。
前言
采用容量法進行吸附測量通常不提供有關熱流和焓的信息。如果對吸附熱感興趣,則需要進行第二次實驗。重量吸附分析儀(高壓 TG-DSC / STA HP),可同時測量物質的重量變化和 DSC 信號,是一種更加快捷的替代方案,可在一次性實驗中完成吸附量和吸附熱的測量。
實驗
化學吸附和催化氧化或還原是放熱反應。使用林賽斯 STA HP L84 集成的 DSC 傳感器可以輕松地監測熱量。如下圖顯示了在壓力 15 bar 和 80 ℃ 的溫度下氫氣吸附在鉑 / 鋁催化劑上的 DSC 信號。釋放出的熱量為 30.5 J/g 。吸附熱在吸附實驗中直接測定,并顯示一個清晰的峰值。在曲線中,監測了從氫氣引入到吸附反應的時間,以顯示樣品與氣氛相互作用的速度。
LSR-1 的工作原理如下:樣品的溫度由樣品夾內的嵌入式加熱器控制,因此環境溫度可降至 -160 ℃ 左右。這使得塞貝克系數可以在低至 -150 ℃ 和高達 180 ℃ 的溫度范圍內進行測量。
TC 線與溫度梯度方向垂直接觸樣品,兩個接觸點應具有相同的溫度。使用這種方法測量樣品表面溫度,而不是測量壓在樣品表面的 TC 珠的溫度,這樣即使樣品表面的溫度受到樣品向 TC 線傳遞熱量或 TC 線向樣品傳遞熱量的影響也無關緊要。
用這種方法測量了鋁鎳合金的相對塞貝克系數。為了計算絕對塞貝克系數,在相同溫度下測量鉑相對于鋁鎳合金的塞貝克系數。
絕對塞貝克系數的數據可從文獻(Cusack, Kendall “The Absolute Scale of Thermoelectric Power at High Temperature“ Proceedings of the Physical Society 72 (5): 898. (1958))中獲得。
前言
合金鋼對材料成分非常敏感,不同的材料組成可能會導致機械性能和熱性能產生顯著的變化,從而改善鋼材的性能,使其可以用于純鋼無法滿足的高要求應用。例如核反應堆、鐵路和噴氣發動機的渦輪葉片。一般來說,合金鋼具有廣泛的應用范圍,包括管道,汽車運輸,能源和機械等。
實驗
本實驗使用 LFA L52 在室溫至 500 ℃ 的范圍內對合金鋼(樣品 1)的熱擴散率進行測量。在同一測量周期內,以鉻鎳鐵合金為基準,采用比較法測量比熱容。根據樣品的熱擴散率、比熱容和密度,可以確定其熱導率。測量結果表明,樣品的熱擴散率和熱導率均隨著溫度的升高而降低,而比熱容起初隨著溫度的升高出現略微的降低,在溫度大于 200 ℃ 后,比熱容隨著溫度的升高而增大。
對另一種合金鋼(樣品 2)在同一實驗條件下進行了測量。如下圖顯示了上述樣品(樣品 1)和另一種合金鋼(樣品 2)的導熱系數。該圖清楚地表明,由于不同的成分,合金鋼的性能完全不同,樣品 1 的熱導率隨溫度的升高而減小,樣品 2 的熱導率則隨著溫度的升高而增大。
前言
鎳鉻鐵合金 Inconel 600 是一種常用的技術材料,它具有優異的機械性能,如高強度,同時具有良好的耐腐蝕和耐熱性能。廣泛應用于多個領域,如化學和電子工業等。
實驗
使用 LFA L52 分析了 Inconel 樣品在室溫至 500 ℃ 范圍內的熱擴散率。已知樣品的比熱容和密度數據,即可以計算出樣品的熱導率。如下圖所示,樣品的熱擴散率和熱導率均隨著溫度的升高而增大。將測量數據點與文獻值(實線)進行比較,從圖中以看到僅存在輕微的偏差,偏差低于百分之三。