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热膨胀仪DIL 402 Expedis Select & Supreme
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德国
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热膨胀仪DIL 402 Expedis Select & Supreme
产品规格

耐驰公司新款热膨胀仪 DIL 402 Expedis Select & Supreme 集成了热膨胀测量领域技术,为宽广应用领域内应用而设计。DIL Expedis 系列的所有型号均基于 NanoEye 测量系统,在测量范围与精度两方面达到了新的高度。

这一仪器是市面上一种支持调制力(振荡型载荷)的水平式膨胀仪,通过这一方式,在热膨胀仪与热机械分析仪(TMA)、动态热机械分析仪(DMA)之间架起了桥梁。

Supreme 版配置、功能强大,Select 版则可灵活升级。这两个版本为研究开发、与工业应用量身定做。

NanoEye

每一纳米均纳入计算

量程与分辨率的新的标杆

对于传统的热膨胀仪,测试量程与分辨率这两个参数很难两全:高分辨率只能在很小的量程中实现;如果要得到较大量程,只能牺牲一定的分辨率。

新型自反馈光电位移测量系统 NanoEye 克服了这一技术上的矛盾,能够同时提供高分辨率、线性度与无以匹敌的宽广量程。

工作原理在测试过程中,当样品发生膨胀时,图中所有的绿色部分将在线性导轨(图中蓝色部分)的引导下向后移动,并由光学解码器测出相应的长度变化。

仪器特点

高灵活性与测样效率

仪器为双炉体结构,可同时安装两个不同的炉体,覆盖从180℃到2000℃的宽广的温度范围。另一配置方案是配备两个相同的炉体交替使用,再结合双杆样品支架、在双样品模式下进行测试,可以大大地缩短测样周期,提高仪器使用效率。

Expedis Select / Supreme 提供了众多的配置选择:单炉体 / 双炉体,手动 / 马达驱动的炉体操作,单 / 双样品支架,管状 / 杆状样品支架,等等等等。丰富的配置是为了适应各类应用场合。

自动长度测试与 MultiTouch

传统的热膨胀仪通常使用卡尺进行样品原始长度的测量,这可能加大测量结果的不确定性,特别对于柔软的样品。DIL 402 Expedis 可以在测试开始之前,在与测试本身等同的条件(顶杆接触位置、接触力)下自动测量样品的初始长度。

对于可靠的热膨胀测量,样品在样品支架内具有稳定的置放位置相当关键。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用独特的尾式顶样操作,自动将样品的置放位置调至合适。

DIL 402 Expedis 的热电偶位置可以灵活调整,以适应不同的样品长度。通过导向杆,可将热电偶调整至与样品长短相匹配的合适的位置,无需弯曲热电偶。

支持 3 路外接气体;可连接到逸出气体分析

如果使用的是三路质量流量控制器(MFC,选件),气体路径在仪器内部是分开的:保护气先经过测量单元,然后进入样品室,而吹扫气(两路)则直接进入样品室,保护气和吹扫气都通过炉体的出气口排出。

DIL 402 Expedis 仪器炉体为真空密闭设计,配备的 SiC 炉体非常适合通过毛细管与 QMS 或者 FTIR 进行联用,在测试过程中对逸出的杂质、添加剂、有机粘合剂及分解产物进行深入研究分析。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 技术参数

高温版本

高温度 2800°C

宽广的温度范围

我们提供两种不同的石墨炉体,温度分别为 2400°C 与 2800°C,提供了合适的配置以测量金属、合金、陶瓷、复合材料等的热膨胀,适用于如航空航天、新能源、石油/天然气、或其他研究领域。

通过适配器,可将石墨炉体替换成标准炉体,例如 SiC,SiO2,Cu 或不锈钢。也可以反过来配置:配备了标准炉体的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的测量单元在后续也可改装使用高温炉体。

高温计,可在**温度下进行检测

由于 W-Rh 热电偶在 2000°C 以上可能跟石墨反应,DIL 402 Expedis Supreme HT 的样品温度是使用高性能的高温计、以光学方式进行检测的,可从室温一直检测到高温度。

精心设计系统

仪器拥有精心设计系统,可以对流经测量系统的冷却水与吹扫气流进行实时监控。

可变的气氛

DIL 402 Expedis Supreme HT 的炉体与样品室之间以保护套管(玻璃碳或氧化铝材质)进行隔离,因此可以对样品、以及加热元件使用不同的气氛。在使用氧化铝保护套管(高温度:1680°C)的情况下,甚至可以为样品使用空气气氛。

仪器可以配备 AutoVac 系统,对样品室进行抽真空与充填,再加上内置的对高温计窗口的吹扫功能,可以在氧化性与惰性氛围间进行直接切换。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 软件功能

独特的 Proteus®7 膨胀仪软件提供了用户所需的一切:运行流畅,提供可靠的结果,快捷高效。它在提供丰富功能的同时,也具有清晰的用户界面。此外,由于它的直观性,所以也十分易学。

但是,这还远不是全部。即使是有经验的操作者,也会为这一软件可提供的众多附加功能而留下深刻印象 -- 特别是密度测量, c-DTA®技术,和创新性的谱图检索识别功能 Identify。

Proteus®软件特殊功能一览

(针对 DIL 402 Expedis Select 与 Supreme)

密度测量

这一插件能够测量样品密度的连续变化,可应用于固体、液体、熔体、粘稠样品(如涂料),以及用于计算各向异性材料的体膨胀。

c-DTA®技术

c-DTA®信号能够在分析长度变化的同时分析吸放热效应。同时也能够用于温度校正。

号:DE102013100686

软件

(对测量数据的扩展分析。选配)

曲线识别 Identify

Identify 是业界的 DIL 曲线识别技术,包括检索软件、以及内置的多个数据库中成百上千的参考数据,涉及陶瓷、无机、金属、合金、高分子及有机物领域。除了耐驰公司提供的数据库,客户也可自行创建数据库,通过内部网络与其他用户共享。

利用曲线识别技术,基于测试曲线的膨胀量、形状及斜率在数据库中进行匹配检索,可以对未知样品进行鉴定分析。也可将某个已知样品作为标准,一批未知样品与其进行比较并评估,以进行质量控制。所有的测试数据都可存储在一个庞大的数据库中,用于后续的样品鉴别或质量控制。

曲线识别(Identify)的优势

只需轻击一下鼠标,Indentify 便能提供所需信息:

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 应用实例

碳纤维增强碳材料的热膨胀

本例测试的复合材料由作为基体的纯碳和作为添加剂的碳纤维构成。它具有良好的机械强度和热稳定性。起初,这种材料仅应用于航空航天领域。目前,它也被广泛应用于锅炉设备制造、中空玻璃和半导体等行业中。

C/C 材料的热膨胀系数取决于其纤维结构。本例中,测试了 45 度纤维方向(黑线)和0度纤维方向(红线),两条曲线都展现出纤维增强复合材料的特征行为:在 300-400°C 附近达到*小尺寸,随后膨胀。

在 2000°C 时, 45 度纤维方向样品的相对长度变化(dL/L0%)及对应的平均 CTE 分别为 0.155% 和 0.781×10-61/K(黑线),而平行纤维方向样品的相对长度变化(dL/L0 %)及对应的平均 CTE 分别为 0.144% 和 0.727×10-61/K,前者仅比后者高 7%,这说明材料性能对空间取向的依赖度不高。

分别沿纤维排列方向(红色)和 45 度纤维方向(黑色)取样,对比不同方向 C/C 材料的膨胀性能。

升温速率:5K/min,He 气氛,恒定接触力:225mN,石墨样品支架。

图示为相对长度变化曲线(实线)和以 20 度为参考温度的平均热膨胀系数曲线(m.CTE)(虚线)。


铝合金样品室温到熔融过程体膨胀测量

本测试对铝基合金在加热过程中的行为进行研究。图中所示为体膨胀曲线(dV/V0,黑线)和密度改变曲线(红线),两者均可基于测量得到的热膨胀数据,在 Proteus®软件中计算获得。

铝合金在经过一段线膨胀过程后在 559°C(c-DTA 的外推起始温度,蓝色虚线)开始融化,须有特殊容器才能进行相应实验。

在熔融过程中样品会有明显膨胀,此时两相区同时存在液态和固态,温度高于 622°C 时,样品完全熔融,在体积*大的同时,样品的密度减小 10%(从 2.66 g/cm3变为 2.40 g/cm3)。

从 c-DTA 曲线(蓝色)可以明显看出在熔融过程中有吸热效应。

铝基合金的热行为。

升温速率:5K/min,气氛:He,恒定接触力:250mN,氧化铝样品支架,氧化铝容器。

图示为体积膨胀曲线(黑色实线),计算所得密度曲线(红色实线),c-DTA曲线(蓝色虚线)


钨的热膨胀 - 无氧化腐蚀下的高温测试

钨是一种易氧化的金属,但是基于 Expedis Supreme 的真空设计并结合 OTS®系统,样品可以在纯净的He气氛下测试以获得其真实的膨胀行为,测量时不需要还原性气氛来看表面氧化(发生表面氧化时样品颜色会改变)。

实验中,计算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 为 5.143×10-61/K,与理论值仅仅相差 1.4×10-81/K。理论值为 5.129×10-61/K(来自NIST标准数据表)。

钨的热膨胀曲线。

样品长度:25.00mm,升温速率:5K/min,气氛:He,恒定接触力:250mN,氧化铝样品支架。

图示为样品的长度变化(黑色实线),理论值曲线(红色虚线,NIST标准数据表)

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