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前言

鐵是地球上分布最廣、最常用的金屬之一，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、電力等領(lǐng)域。鐵的機(jī)械性能使它成為多種用途的理想材料，它具有較高的強(qiáng)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(xué)性等。當(dāng)然，鐵是鋼的主要成分，決定了鋼的基本性質(zhì)。鐵和鋼的分析是熱分析中最常見的應(yīng)用之一。

實(shí)驗(yàn)

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(jìn)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(shù) CTE（藍(lán)色曲線）的測量結(jié)果。從曲線可觀察到，在溫度達(dá)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(yīng)，也稱為居里溫度。測量值和文獻(xiàn)值（770 ℃）的差異可歸因于樣品的污染和所含其他微量元素導(dǎo)致的。

前言

L78 Q/D 是通過多步變形控制來優(yōu)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(jié)構(gòu)和物理性能。淬火和變形速率對最終產(chǎn)品的性能和優(yōu)化鍛造工藝非常重要。

實(shí)驗(yàn)

在本實(shí)例中，經(jīng)過初始加熱和由此產(chǎn)生熱膨脹后，鋼樣品被等溫保持，并經(jīng)歷了 2 個(gè)變形步驟：在 10 秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生 1 mm 的初始變形，然后接著在 10 秒的時(shí)間內(nèi)再次產(chǎn)生 1 mm 的變形。變形步驟完成后，對材料進(jìn)行淬火，測量材料的收縮和相變。制造商可根據(jù)這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化鋼的生產(chǎn)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(shù)。用 DSC 進(jìn)行線性加熱和冷卻實(shí)驗(yàn)，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(jié)晶。

實(shí)驗(yàn)

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(shí)，樣品的晶體結(jié)構(gòu)和磁性發(fā)生了變化（鐵磁性變?yōu)轫槾判裕Ｔ摰秃辖痄摰娜埸c(diǎn)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(lán)色曲線）中觀察到。低合金鋼的結(jié)晶范圍為 1454 ~ 1436 ℃ ，相變發(fā)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(diǎn)和獨(dú)特的熱物理性質(zhì)，常應(yīng)用于熱分析技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)

在本實(shí)驗(yàn)中，使用 STA L81 測量鈀的熔化曲線。在氮?dú)鈿夥諚l件下，以 5 K/min 的加熱速率測量鈀（質(zhì)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(gè)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(zhǔn) DSC 儀器至關(guān)重要，確保它們在各種研究和工業(yè)應(yīng)用中熱分析的準(zhǔn)確性。

前言

采用容量法進(jìn)行吸附測量通常不提供有關(guān)熱流和焓的信息。如果對吸附熱感興趣，則需要進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)。重量吸附分析儀（高壓 TG-DSC / STA HP），可同時(shí)測量物質(zhì)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(shí)驗(yàn)中完成吸附量和吸附熱的測量。

實(shí)驗(yàn)

化學(xué)吸附和催化氧化或還原是放熱反應(yīng)。使用林賽斯 STA HP L84 集成的 DSC 傳感器可以輕松地監(jiān)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(shí)驗(yàn)中直接測定，并顯示一個(gè)清晰的峰值。在曲線中，監(jiān)測了從氫氣引入到吸附反應(yīng)的時(shí)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(nèi)的嵌入式加熱器控制，因此環(huán)境溫度可降至 -160 ℃ 左右。這使得塞貝克系數(shù)可以在低至 -150 ℃ 和高達(dá) 180 ℃ 的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測量。

TC 線與溫度梯度方向垂直接觸樣品，兩個(gè)接觸點(diǎn)應(yīng)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(guān)緊要。

用這種方法測量了鋁鎳合金的相對塞貝克系數(shù)。為了計(jì)算絕對塞貝克系數(shù)，在相同溫度下測量鉑相對于鋁鎳合金的塞貝克系數(shù)。

絕對塞貝克系數(shù)的數(shù)據(jù)可從文獻(xiàn)（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(dǎo)致機(jī)械性能和熱性能產(chǎn)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(yīng)用。例如核反應(yīng)堆、鐵路和噴氣發(fā)動機(jī)的渦輪葉片。一般來說，合金鋼具有廣泛的應(yīng)用范圍，包括管道，汽車運(yùn)輸，能源和機(jī)械等。

實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)使用 LFA L52 在室溫至 500 ℃ 的范圍內(nèi)對合金鋼（樣品 1）的熱擴(kuò)散率進(jìn)行測量。在同一測量周期內(nèi)，以鉻鎳鐵合金為基準(zhǔn)，采用比較法測量比熱容。根據(jù)樣品的熱擴(kuò)散率、比熱容和密度，可以確定其熱導(dǎo)率。測量結(jié)果表明，樣品的熱擴(kuò)散率和熱導(dǎo)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(xiàn)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(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)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(dǎo)熱系數(shù)。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(dǎo)率隨溫度的升高而減小，樣品 2 的熱導(dǎo)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(shù)材料，它具有優(yōu)異的機(jī)械性能，如高強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的耐腐蝕和耐熱性能。廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如化學(xué)和電子工業(yè)等。

實(shí)驗(yàn)

使用 LFA L52 分析了 Inconel 樣品在室溫至 500 ℃ 范圍內(nèi)的熱擴(kuò)散率。已知樣品的比熱容和密度數(shù)據(jù)，即可以計(jì)算出樣品的熱導(dǎo)率。如下圖所示，樣品的熱擴(kuò)散率和熱導(dǎo)率均隨著溫度的升高而增大。將測量數(shù)據(jù)點(diǎn)與文獻(xiàn)值（實(shí)線）進(jìn)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。