差熱分析儀在陶瓷材料中的應用

更新時間：2022-01-20

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陶瓷材料隨著溫度的變化，其物理和化學性質會發生變化，并伴隨有能量的吸收和放出，體積和質量的改變等。熱分析法就是關于物質物理性質（能量、質量、尺寸大小等）依賴于溫度變化而進行測量的一項技術。陶瓷研究人員可用熱分析儀器來解釋問題，控制質量及研究開發。

熱分析的方法很多，有差熱分析，失重分析，熱膨脹和收縮的測定及組合在一起的綜合熱分析。一份對熱分析設備廠商的調查表明，近幾年熱分析設備在陶瓷領域的應用有較多增長，購買熱分析設備的主要是精細陶瓷行業（例如，結構陶瓷和功能陶瓷）和耐火陶瓷行業。他們應用熱分析進行質量控制和生產工藝跟蹤和檢視。下面分別介紹熱分析方法的特點和在陶瓷生產中的應用。

陶瓷礦物原料或坯料在受熱或冷卻過程中，隨著溫度的變化，產生物理化學。變化，如分解或化合，氧化或還原，晶型轉變，固相反應，結晶或析晶，熔融或凝固等。這些變化往往都伴隨著熱效應，即以吸熱或放熱的形式表現出來，其物理特性及化學特性與熱效應的關系見表1。測定熱效應值的簡便而準確的方法是差熱分析法。

差熱分析（DTA）是測定礦物在不同溫度下，伴隨物理-化學變化所產生的熱效應，從而得到該礦物的加熱（冷卻）曲線的一種方法。它是基本、通用的一種熱分析方法。

目前的差熱分析DTA儀器實現了溫度控制和差熱記錄的全自動化。其測度溫度范圍一般可從室溫到1500℃，還加設了氣氛控制、壓力控制裝置。綜合化、自動化、快速、準確、重復性好，已成為差熱分析DTA儀發展的特點。對礦物在加熱過程中的物理-化學現象，DTA儀器均能做出相應準確的測定以供分析。差熱分析在陶瓷生產中的應用有：

a、陶瓷原料的定性和定量分析

由于礦物在各自特定的溫度范圍內產生相應的熱效應值，通過測定礦物這些熱效應值，就可以了解各種礦物受熱變化的特征及變化的實質，作為鑒定礦物類型的依據：并且在一定條件下，還可根據熱效應曲線中的峰谷面積與產生這一效應的作用物質的質量之間的比例關系進行定量分析。例如：黏土礦物中水的存在形式有吸附水（層間水）、結晶水變化的特征及變化的實質，作為鑒定礦物類型的依據：并且在一定條件下，還可根據熱效應曲線中的峰谷面積與產生這一效應的作用物質的質量之間的比例關系進行定量分析。例如：黏土礦物中水的存在形式有吸附水（層間水）、結晶水和結構水。在加熱過程中，各種水的溢出溫度不同，如結構水的溢出溫度最高，故呈不同特征的差熱曲線，從而可以區分黏土礦物。對于有相變礦物，在加熱過程中，其相變速率不同，熱效應也不同，如石英，一類為不可逆的相變（α-石英→α-鱗石英→α-方石英），轉變速度很緩慢，用差熱分析觀察不到；另一類則是可逆的相變（αβγ），反應速度較快，在差熱曲線上相變現象可清晰看到。

b、制定合理的工藝制度

由于差熱分析不僅能鑒定礦物種類，而且能掌握它們在加熱過程中的變化，因此測定坯料的差熱曲線，以便改進配方和制定合理的燒成制度，保證產品質量。

c、DTA可用鑒別陶瓷材料

DTA用來比較待測材料和參考材料的熱效應隨著溫度變化，兩種材料置于以恒定速率變化的溫度環境中（例如，10℃/min）。對每一給定材料反應時產生的熱交熱量（熱力學中稱焓）和溫度是固定的，是該材料的特征。所出現的材料“指紋信息”是受吸熱或放熱反應所影響。利用DTA進行的定性分析包括材料分解、氧化、晶相轉變、居里點、熔點及其它化學反應。

TEL：010-69076357

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