Термичният анализ, като един интересен и даващ важна информация метод за изследване на металите и сплавите, предопределя някои понятия, експериментални процедури и възможности за използване на получаваните резултати:
- Термичният анализ се основава на факта, че фазовите превръщания са съпроводени с изменение на
топлосъдържанието на дадена система.
- В металознанието фаза се нарича еднородна част от системата,
която има химичен състав, агрегатно състояние, свойства и разделителна повърхнина, запазващи се при определени условия - температура
и налягане;
- Термичният анализ е рутинен. Той се провежда лесно, бързо и с достъпна в лабораториите апаратура. За да се
регистрира температурата при нагряване или охлаждане и съпътстващите я фазови превръщания се използват термоелектрически пирометри.
Най-общо, те се състоят от термодвойка и измервателен прибор. Термодвойката е съставена от два изолирани един от друг тънки проводника, направени от различни метали и сплави. Проводниците са споени в една точка, формираща топлия край на образуващата се при измерването верига. Студеният край на веригата е в измервателния прибор, най-често - електронен потенциометър със записващо устройство.
В електрическата верига протича ток, породен от термоелектродвижещото напрежение при наличието на температурна разлика между топлия и студения край. Чрез преобразуватели се стига до съответния графичен запис на процесите при предварително зададена скорост на движение на записващото устройство; - В резултат на термичния анализ се
получават време-температурни криви. От тях се отчитат температурите, при които започват и завършват фазовите превръщания.
време-температурни криви на чист калай Sn (вляво) и на евтектична сплав олово-калай Pb-Sn
- От комплект време-температурни криви за чистите метали и сплавите им може да се построи
диаграма на състоянието. Диаграмата изразява графично измененията в равновесното състояние на изграждащите я
фази в зависимост от температурата и състава на сплавите.
При подходяща експериментална постановка, чрез термичен анализ се стига до т.нар. темперaтурно поле, даващо информация за извършващите се процеси в две или повече среди, както и на границите между тях. Температурните полета са основата за изграждане на софтуер за симулиране и прогнози при кристализацията на метала при формирането на сложни детайли.
Ето как протича термичният анализ по време на едно от упражненията* по Материалознание в ТУ-София.
|
За отбелязване е, че дори и старите измервателни прибори (като този от снимките горе) позволяват едновременен запис на шест време-температурни криви. Една съвременна опитна постановка за термичен анализ е показана по-долу. Приборите са производство на MK Industrievertretungen GmbH - Германия.
|
За отлични сведения относно експерименталната уредба, с подробности за термодвойките, електрическите явления, еталонирането на пирометрите, диференциалния термичен анализ и т.н, се информирайте от:
- Учебна литература по металознание / материалознание (31)
- Крамарухин, Ю.Е., Приборы для измерения температуры, М., Машиностроение, 1990.
- Рыбкин, В.А., Контроль материалов и работ в литейном производстве, М., Машиностроение, 1980.
- Георгиев, Г.Е., (публикация в CastingArea, 2000), Нови средства и възможности за компютърна симулация и оптимизация на леярския технологичен процес с Magmasoft®.
- Фирма Симекс - термични сонди, дигитални измервателни уреди на температурата на топене, представяне в CastingArea.
- Симе - Бизнес Иновационен Център - камерни пещи за термична обработка и за лабораторни изследвания, представяне в CastingArea.
- сайт на Suyash Solutions Pvt. Ltd. - thermal analysis equipment for cast iron, ductile iron & steel foundries - carbon silicon analyzers, temperature indicators, carbon cups, temperature measurement tips, представяне в CastingArea.
- сайт на TC Ltd. - temperature measurement products - general thermocouples, mineral insulated thermocouples, thermocouple cables, thermocouple connectors, temperature controllers.
- сайт на Temperature Controls Pty. Ltd. - temperature and level sensors for all industries and applications.
- сайт на Aditya Agency - thermocouple one end close sheaths, flexible thermocouple cables, thermocouples bare wires.
- сайт на Heraeus Electro-Nite Int'l N.V. - molten metal sensors to the steel and foundry industries.
- сайт на Impac Infrared GmbH - instruments for non-contact measurement of temperatures from -100° to 4000 °C.
- сайт на Midwest Instrument Co., Ltd. - thermal analysis cups, multi-use thermocouples, hand held pyrometers, melt therm digital temperature instruments, connectors & wiring for use in all types of molten metal application.
- сайт на Simplicon - miniature RTD & thermocouple assemblies, temperature instruments.
- сайт на Nanmac Corp. - temperature measurement and control in both industrial and research applications, thermocouples, bare wire, cable assemblies, ceramic insulators, accesories.
- сайт на Nabertherm GmbH - electrically heated furnaces, представяне в CastingArea.
* С благодарност към студентите от 92 група, ТФ, ТУ-София, за приятелското участие.