DIL 402 Expedis Select & 德國耐馳熱膨脹儀

NanoEye

每一納米均納入計(jì)算
量程與分辨率的新

對(duì)于傳統(tǒng)的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個(gè)參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實(shí)現(xiàn)；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。

新型自反饋光電位移測量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾，能夠同時(shí)提供高分辨率、優(yōu)異的線性度與寬廣的量程。

工作原理

在測試過程中，當(dāng)樣品發(fā)生膨脹時(shí)，圖中所有的綠色部分將在線性導(dǎo)軌（圖中藍(lán)色部分）的引導(dǎo)下向后移動(dòng)，并由光學(xué)解碼器測出相應(yīng)的長度變化。

儀器特點(diǎn)

最高的靈活性與測樣效率

儀器為雙爐體結(jié)構(gòu)，可同時(shí)安裝兩個(gè)不同的爐體，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個(gè)相同的爐體交替使用，再結(jié)合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進(jìn)行測試，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率。

Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：單爐體 / 雙爐體，手動(dòng) / 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的爐體操作，單 / 雙樣品支架，管狀 / 桿狀樣品支架，等等等等。豐富的配置是為了適應(yīng)各類應(yīng)用場合。

自動(dòng)長度測試與 MultiTouch

傳統(tǒng)的熱膨脹儀通常使用卡尺進(jìn)行樣品原始長度的測量，這可能增大測量結(jié)果的不確定性，特別對(duì)于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動(dòng)測量樣品的初始長度。

對(duì)于可靠的熱膨脹測量，樣品在樣品支架內(nèi)具有穩(wěn)定的置放位置相當(dāng)關(guān)鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用*的尾式頂樣操作，自動(dòng)將樣品的置放位置調(diào)至最佳。

DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同的樣品長度。通過導(dǎo)向桿，可將熱電偶調(diào)整至與樣品長短相匹配的合適的位置，無需彎曲熱電偶。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 技術(shù)參數(shù)

• 溫度范圍：-180 ... 1600°C（常規(guī)，多種爐體可選）；超高溫版最高達(dá) 2800℃

• 爐體數(shù)量：單爐體，或雙爐體（不同配置）

• 樣品數(shù)：單樣品，或雙樣品/差示系統(tǒng)（不同配置）

• 升溫速率：0.001 ... 50 K/min 或 100 K/min（不同爐體）

• 測量系統(tǒng)：NanoEye

• 樣品支架：熔融石英或氧化鋁，可自由更換。

• 溫度準(zhǔn)確度：1 K

• 溫度精度：0.1 K

• m.CTE（平均線膨脹系數(shù)）重復(fù)性：10^-8 1/K

• 測量范圍：± 10000 μm / ± 25000 μm

• 分辨率：0.1 nm / 1 nm（全量程）

• 樣品長度：0 ... 52mm（自動(dòng)樣品長度測量）

• 負(fù)載力模式：恒定力，線性力，步階力；調(diào)制力（可選）

• 負(fù)載力范圍：10 mN ... 3N

• 氣體控制：標(biāo)配 1 路，可選 3 路或 MFC（質(zhì)量流量計(jì)）

• 氣氛：惰性，氧化性，還原性，真空

• 真空密閉設(shè)計(jì)，可選配全自動(dòng)真空系統(tǒng)

• 可選冷卻系統(tǒng)：Vortex，液氮

• OTS^® 氧吸附系統(tǒng)（選件）

超高溫版本（最高溫度 2800°C）

寬廣的溫度范圍

我們提供兩種不同的石墨爐體，最高溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復(fù)合材料等的熱膨脹，適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他研究領(lǐng)域。

通過適配器，可將石墨爐體替換成標(biāo)準(zhǔn)爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過來配置：配備了標(biāo)準(zhǔn)爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續(xù)也可改裝使用超高溫爐體。

高溫計(jì)，可在最高溫度下進(jìn)行檢測

由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應(yīng)，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計(jì)、以光學(xué)方式進(jìn)行檢測的，可從室溫一直檢測到最高溫度。

精心設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)

儀器擁有精心設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)，可以對(duì)流經(jīng)測量系統(tǒng)的冷卻水與吹掃氣流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

可變的氣氛

DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護(hù)套管（玻璃碳或氧化鋁材質(zhì)）進(jìn)行隔離，因此可以對(duì)樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護(hù)套管（最高溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛。

儀器可以配備 AutoVac 系統(tǒng)，對(duì)樣品室進(jìn)行抽真空與充填，再加上內(nèi)置的對(duì)高溫計(jì)窗口的吹掃功能，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進(jìn)行直接切換。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 軟件功能

*的 Proteus^®7 膨脹儀軟件提供了用戶所需的一切：運(yùn)行流暢，提供可靠的結(jié)果，快捷高效。它在提供豐富功能的同時(shí)，也具有清晰的用戶界面。此外，由于它的直觀性，所以也十分易學(xué)。

但是，這還遠(yuǎn)不是全部。即使是最有經(jīng)驗(yàn)的操作者，也會(huì)為這一軟件可提供的眾多附加功能而留下深刻印象 -- 特別是密度測量， c-DTA^® 技術(shù)（DE19934448A1），和創(chuàng)新性的譜圖檢索識(shí)別功能 Identify。

Proteus^® 軟件特殊功能一覽

（針對(duì) DIL 402 Expedis Select 與 Supreme）

• 軟化點(diǎn)檢測

• 軟件控制的力的調(diào)整（包括：線性力，恒定力，斜變力，步階力）

• 調(diào)制力

• 密度測量

• 用于溫度校正和檢測熱效應(yīng)的c-DTA^® 功能

• 速率控制燒結(jié) RCS

• 曲線識(shí)別，通過數(shù)據(jù)庫對(duì)比識(shí)別未知的ΔL/L0曲線

密度測量

這一插件能夠測量樣品密度的連續(xù)變化，可應(yīng)用于固體、液體、熔體、粘稠樣品（如涂料），以及用于計(jì)算各向異性材料的體膨脹。

c-DTA^® 技術(shù)（DE19934448A1）

c-DTA^® 信號(hào)能夠在分析長度變化的同時(shí)分析吸放熱效應(yīng)。同時(shí)也能夠用于溫度校正。

號(hào)：DE102013100686

高級(jí)軟件

（對(duì)測量數(shù)據(jù)的擴(kuò)展分析。選配）

• 動(dòng)力學(xué)軟件

• 峰分離軟件（用于DIL微分信號(hào)的處理）

曲線識(shí)別 Identify

Identify 是業(yè)界 DIL 曲線識(shí)別技術(shù)，包括檢索軟件、以及內(nèi)置的多個(gè)數(shù)據(jù)庫中成百上千的參考數(shù)據(jù)，涉及陶瓷、無機(jī)、金屬、合金、高分子及有機(jī)物領(lǐng)域。除了耐馳公司提供的數(shù)據(jù)庫，客戶也可自行創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與其他用戶共享。

利用曲線識(shí)別技術(shù)，基于測試曲線的絕對(duì)膨脹量、形狀及斜率在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行匹配檢索，可以對(duì)未知樣品進(jìn)行鑒定分析。也可將某個(gè)已知樣品作為標(biāo)準(zhǔn)，一批未知樣品與其進(jìn)行比較并評(píng)估，以進(jìn)行質(zhì)量控制。最后，所有的測試數(shù)據(jù)都可存儲(chǔ)在一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫中，用于后續(xù)的樣品鑒別或質(zhì)量控制。

曲線識(shí)別（Identify）的優(yōu)勢

只需輕擊一下鼠標(biāo)，Indentify 便能提供所需信息：

• 識(shí)別未知的測量曲線

• 通過測試曲線與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)曲線之間的對(duì)比進(jìn)行質(zhì)量控制

• 對(duì)目前的測試和數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有條目的歸檔功能

• 能夠輕松地將現(xiàn)存測試添加至數(shù)據(jù)庫

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應(yīng)用實(shí)例

碳纖維增強(qiáng)碳材料的熱膨脹

本例測試的復(fù)合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構(gòu)成。它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。最初，這種材料僅應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。目前，它也被廣泛應(yīng)用于鍋爐設(shè)備制造、中空玻璃和半導(dǎo)體等行業(yè)中。

C/C 材料的熱膨脹系數(shù)取決于其纖維結(jié)構(gòu)。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線），兩條曲線都展現(xiàn)出纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達(dá)到最小尺寸，隨后膨脹。

在 2000°C 時(shí)， 45 度纖維方向樣品的相對(duì)長度變化（dL/L0%）及對(duì)應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10^-6 1/K（黑線），而平行纖維方向樣品的相對(duì)長度變化（dL/L0 %）及對(duì)應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10^-6 1/K，前者僅比后者高 7%，這說明材料性能對(duì)空間取向的依賴度不高。

鋁合金樣品室溫到熔融過程體膨脹測量

本測試對(duì)鋁基合金在加熱過程中的行為進(jìn)行研究。圖中所示為體膨脹曲線（dV/V0，黑線）和密度改變曲線（紅線），兩者均可基于測量得到的熱膨脹數(shù)據(jù)，在 Proteus^® 軟件中計(jì)算獲得。

鋁合金在經(jīng)過一段線膨脹過程后在 559°C（c-DTA 的外推起始溫度，藍(lán)色虛線）開始融化，須有特殊容器才能進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

在熔融過程中樣品會(huì)有明顯膨脹，此時(shí)兩相區(qū)同時(shí)存在液態(tài)和固態(tài)，溫度高于 622°C 時(shí)，樣品*熔融，在體積增大的同時(shí)，樣品的密度最終減小 10%（從 2.66 g/cm³ 變?yōu)?2.40 g/cm³）。

從 c-DTA 曲線（藍(lán)色）可以明顯看出在熔融過程中有吸熱效應(yīng)。

鎢的熱膨脹 - 無氧化腐蝕下的高溫測試

鎢是一種易氧化的金屬，但是基于 Expedis Supreme 的真空設(shè)計(jì)并結(jié)合 OTS^® 系統(tǒng)，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實(shí)的膨脹行為，測量時(shí)不需要還原性氣氛來抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時(shí)樣品顏色會(huì)改變）。

實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10^-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10^-81/K。理論值為 5.129×10^-6 1/K（來自NIST標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表）。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 相關(guān)附件

• 可選配 OTS 附件，保證系統(tǒng)中純凈吹掃氣氛

• 多種真空泵，可保證體系純凈氣氛，或在真空氛圍下測試。

• 低溫爐冷卻中自動(dòng)提供氮?dú)獗Ｗo(hù)

• 低溫爐空氣制冷系統(tǒng)

• 與 QMS 403 A?olos^® 聯(lián)用的石英毛細(xì)管連接附件及加熱適配器

• 樣品熱電偶保護(hù)套管

• 保護(hù)容器，用于易污染樣品

• 制樣設(shè)備