第5章 热分析ppt课件
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差热分析DTA是将试样和参比物置于同一环境中 以一定速率加热或冷却，将两者间的温度差对时 间或温度作记录的方法。
DTA曲线：纵坐标代表温度差ΔT，吸热过程显示 一根向下的峰，放热过程显示一根向上的峰。横
坐标代表时间或温度，从左到右表示增加。
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18
DTA曲线
基线、峰、峰宽、峰高、峰面积。
第五章 热分析
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1
第一节 热分析概述
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2
一、热分析技术及分类 热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性
质随温度变化的一类技术。
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。 物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、 机械、声学、电学及磁学性质等。
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3
热分析历史
1780年英国的Higgins使用天平研究石灰粘结剂 和生石灰受热重量变化。 1915年日本的本多光太郎提出“热天平” 概念。
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6
热分析四大支柱 差热分析、热重分析、 差示扫描量热分析、热机械分析
——用于研究物质的晶型转变、融化、升华、吸 附等物理现象以及脱水、分解、氧化、还原等化 学现象。
——快速提供被研究物质的热稳定性、热分解产 物、热变化过程的焓变、各种类型的相变点、玻 璃化温度、软化点、比热、纯度、爆破温度和高
二战以后 40年代末商业化电子管式差热分析仪问世。
1964年提出“差示扫描量热”的概念。
热分析已经形成一类拥有多种检测手段的仪器分析
方法。
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4
热分析技术的分类
差热分析 示差扫描量热分析 热重分析 逸出气体分析 热膨胀仪 热－力法 热－光法 电磁热分析 放射热分析等
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5
热分析技术分类
温差
温度 完整版课件
15
1. 差热分析仪
由加热炉、试样容器、热电偶、温度控制系统及 放大、记录系统等部分组成。
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1、加热炉 2、试样 3、参比物 4、测温元件 5、温差热电偶 6、测温元件 7、温控元件
16
差热分析仪
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17
2、差热分析曲线
国际热分析协会ICTA
（International Confederation for Thermal Analysis ）
——试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容 易掩盖邻近小峰谷。
——以少为原则。
——硅酸盐试样用量：0.2－0.3克
（4）试样的装填
——装填要求：薄而均匀
——试样和参比物的装填情况一致
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25
（5）参比物 ——整个测温范围无热反应 ——比热与导热性与试样相近 ——粒度与试样相近（100－300目筛） 常用的参比物：α－Al2O3 （经1270K煅烧的高纯氧化铝粉， α－Al2O3晶型 ）
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30
完整版课件
31
完整版课件
32
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33
（2）矿物分解放出气体
——吸热峰（CO2、SO2等气体的放出） （3）氧化反应
——放热峰
（4）非晶态物质的析晶
——放热峰
（5）晶型转变
——吸热峰或放热峰
熔化、升华、气化、玻璃化转变：吸热峰
——气氛会影响差热曲线形态，一般采用动态气氛 。
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29
5.2.3 DTA曲线的解析
（1）含水矿物的脱水
——普通吸附水脱水温度：100－110℃ 。
——层间结合水或胶体水：400 ℃内，大多数200 或300 ℃内。
——架状结构水：400 ℃左右。
——结晶水：500 ℃内，分阶段脱水。
——结构水：450 ℃以上。
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26
3、影响DTA曲线的操作因素 （1）加热速度
加热速度快，峰尖而窄，形 状拉长，甚至相邻峰重叠。 加热速度慢，峰宽而矮，形 状扁平，热效应起始温度超 前。
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27
升温速度对硫酸钙相邻峰谷的影响
合适
过快
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28
（2）压力和气氛
——对体积变化大试样，外界压力增大，热反应温 度向高温方向移动。
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9
第二节 差热分析(DTA)
Differential Thermal Analysis
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10
差热分析
——是在程序控制温度下测定物质和参比物之间 的温度差和温度关系的一种技术。
参比物： 在测定条件下不产生任何热Fra bibliotek应 的惰性物质
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11
5.2.1 差热分析原理
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12
➢ 热电偶与差热电偶
将两个反极性的热电偶串联起来，就构成了用 于测定两个热源间温度差的温差热电偶。
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13
差热分析原理图
将差热电偶的一个热端插 在被测试样中，另一个热 端插在待测温度区间内不 发生热效应的参比物中， 试样和参比物同时升温， 测定升温过程中两者的温 度差。
完整版课件
14
➢ 差热分析曲线
完整版课件
20
典型的DTA曲线
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21
5.2.2 影响DTA曲线的因素
1、仪器方面的因素
——炉子尺寸
均温区与温度梯度的控制
——坩埚材料和形状
热传导性控制
——差热电偶性能
材质、尺寸、形状、灵敏度选择
——热电偶与试样相对位置
热电偶热端应置于试样中心
——记录系统精度
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22
2、试样因素
（1）热容量和热导率的变化 应选择热容量及热导率和试样相近的作为参比物
反应前基线低于反应 后基线，表明反应后 试样热容减小。
反应前基线高于反应 后基线，表明反应后 试样热容增大。
完整版课件
23
（2）试样的颗粒度 ——试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。反之，颗 粒越小，热效应温度偏低，峰形变小。 ——颗粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm）
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24
（3）试样的用量
聚物的表征及结构性能完整等版课件。
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8
与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况， 解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试样作的热 分析曲线尤其困难。目前，解释曲线最现实的办法就 是把热分析与其它仪器串接或间歇联用，常用气相色 谱仪、质谱仪、红外光谱仪、X光衍射仪等对逸出气 体和固体残留物进行连续的或间断的，在线的或离线 的分析，从而推断出反应机理。
基线：△T近似等于0的阶段。
峰：指曲线离开基线又回到
基线的部分，包括放热
峰和吸热峰。
峰宽：峰的温度间距。
峰高：表示试样与参比物之
间的最大温差，峰顶到
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基线的垂直距离。
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差热反应起始温度的确定
外延始点温度：指峰的起始边陡峭部分的切线与外沿基 线的交点。
国际热分析协 会（ICTA） 采用外延起始 温度表示反应 的起始温度。
DTA曲线：纵坐标代表温度差ΔT，吸热过程显示 一根向下的峰，放热过程显示一根向上的峰。横
坐标代表时间或温度，从左到右表示增加。
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DTA曲线
基线、峰、峰宽、峰高、峰面积。
第五章 热分析
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1
第一节 热分析概述
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2
一、热分析技术及分类 热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性
质随温度变化的一类技术。
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。 物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、 机械、声学、电学及磁学性质等。
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热分析历史
1780年英国的Higgins使用天平研究石灰粘结剂 和生石灰受热重量变化。 1915年日本的本多光太郎提出“热天平” 概念。
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6
热分析四大支柱 差热分析、热重分析、 差示扫描量热分析、热机械分析
——用于研究物质的晶型转变、融化、升华、吸 附等物理现象以及脱水、分解、氧化、还原等化 学现象。
——快速提供被研究物质的热稳定性、热分解产 物、热变化过程的焓变、各种类型的相变点、玻 璃化温度、软化点、比热、纯度、爆破温度和高
二战以后 40年代末商业化电子管式差热分析仪问世。
1964年提出“差示扫描量热”的概念。
热分析已经形成一类拥有多种检测手段的仪器分析
方法。
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热分析技术的分类
差热分析 示差扫描量热分析 热重分析 逸出气体分析 热膨胀仪 热－力法 热－光法 电磁热分析 放射热分析等
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热分析技术分类
温差
温度 完整版课件
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1. 差热分析仪
由加热炉、试样容器、热电偶、温度控制系统及 放大、记录系统等部分组成。
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1、加热炉 2、试样 3、参比物 4、测温元件 5、温差热电偶 6、测温元件 7、温控元件
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差热分析仪
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2、差热分析曲线
国际热分析协会ICTA
（International Confederation for Thermal Analysis ）
——试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容 易掩盖邻近小峰谷。
——以少为原则。
——硅酸盐试样用量：0.2－0.3克
（4）试样的装填
——装填要求：薄而均匀
——试样和参比物的装填情况一致
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25
（5）参比物 ——整个测温范围无热反应 ——比热与导热性与试样相近 ——粒度与试样相近（100－300目筛） 常用的参比物：α－Al2O3 （经1270K煅烧的高纯氧化铝粉， α－Al2O3晶型 ）
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33
（2）矿物分解放出气体
——吸热峰（CO2、SO2等气体的放出） （3）氧化反应
——放热峰
（4）非晶态物质的析晶
——放热峰
（5）晶型转变
——吸热峰或放热峰
熔化、升华、气化、玻璃化转变：吸热峰
——气氛会影响差热曲线形态，一般采用动态气氛 。
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5.2.3 DTA曲线的解析
（1）含水矿物的脱水
——普通吸附水脱水温度：100－110℃ 。
——层间结合水或胶体水：400 ℃内，大多数200 或300 ℃内。
——架状结构水：400 ℃左右。
——结晶水：500 ℃内，分阶段脱水。
——结构水：450 ℃以上。
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3、影响DTA曲线的操作因素 （1）加热速度
加热速度快，峰尖而窄，形 状拉长，甚至相邻峰重叠。 加热速度慢，峰宽而矮，形 状扁平，热效应起始温度超 前。
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27
升温速度对硫酸钙相邻峰谷的影响
合适
过快
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（2）压力和气氛
——对体积变化大试样，外界压力增大，热反应温 度向高温方向移动。
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第二节 差热分析(DTA)
Differential Thermal Analysis
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差热分析
——是在程序控制温度下测定物质和参比物之间 的温度差和温度关系的一种技术。
参比物： 在测定条件下不产生任何热Fra bibliotek应 的惰性物质
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5.2.1 差热分析原理
完整版课件
12
➢ 热电偶与差热电偶
将两个反极性的热电偶串联起来，就构成了用 于测定两个热源间温度差的温差热电偶。
完整版课件
13
差热分析原理图
将差热电偶的一个热端插 在被测试样中，另一个热 端插在待测温度区间内不 发生热效应的参比物中， 试样和参比物同时升温， 测定升温过程中两者的温 度差。
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14
➢ 差热分析曲线
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20
典型的DTA曲线
完整版课件
21
5.2.2 影响DTA曲线的因素
1、仪器方面的因素
——炉子尺寸
均温区与温度梯度的控制
——坩埚材料和形状
热传导性控制
——差热电偶性能
材质、尺寸、形状、灵敏度选择
——热电偶与试样相对位置
热电偶热端应置于试样中心
——记录系统精度
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22
2、试样因素
（1）热容量和热导率的变化 应选择热容量及热导率和试样相近的作为参比物
反应前基线低于反应 后基线，表明反应后 试样热容减小。
反应前基线高于反应 后基线，表明反应后 试样热容增大。
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23
（2）试样的颗粒度 ——试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。反之，颗 粒越小，热效应温度偏低，峰形变小。 ——颗粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm）
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（3）试样的用量
聚物的表征及结构性能完整等版课件。
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8
与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况， 解释曲线常常是困难的，特别是对多组分试样作的热 分析曲线尤其困难。目前，解释曲线最现实的办法就 是把热分析与其它仪器串接或间歇联用，常用气相色 谱仪、质谱仪、红外光谱仪、X光衍射仪等对逸出气 体和固体残留物进行连续的或间断的，在线的或离线 的分析，从而推断出反应机理。
基线：△T近似等于0的阶段。
峰：指曲线离开基线又回到
基线的部分，包括放热
峰和吸热峰。
峰宽：峰的温度间距。
峰高：表示试样与参比物之
间的最大温差，峰顶到
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基线的垂直距离。
19
差热反应起始温度的确定
外延始点温度：指峰的起始边陡峭部分的切线与外沿基 线的交点。
国际热分析协 会（ICTA） 采用外延起始 温度表示反应 的起始温度。