Термогравиметрия

Температуры переходов на термической кривой не являются столь фундаментальными величинами, как параметр решетки.

Факторы, влияющие на характер термографических кривых.

1. Измерительный прибор (термовесы):

а) скорость нагрева печи;

б)скорость записи;

в) атмосфера печи;

г) форма держания образца в печи;

д) чувствительность записывающего устройства;

е) химический состав материала контейнера для образца.

2. Характеристики образца:

а) масса;

б) растворимость выделившихся из образца газов в образце;

в) размер частиц образца;

г) теплота реакции;

д) плотность упаковки частиц образца;

е) состав образца;

ж) теплопроводность.

Проведение комплексного термографического анализа на дериватографе Паулик — Паулик ВНР позволяет записать семь кривых: T, DТА, ТD, DTD, ТG, DТG и DTG (М).

DTA — позволяет определить температурные интервалы и температуры пиков всех эндо- и экзо- эффектов, их причины, проанализировать их связь с диаграммой состояния системы.

ТD и DТD — позволяют определить температурный интервал расширения, температуру и величину максимального расширения, температурный интервал усадки, температурный интервал активного спекания, температуру максимальной скорости усадки, температуру максимальной усадки и величину K_ус при любой температуре (цена деления – 0,026 мм).

TG и DTG — позволяют определить температурный интервал активного изменения веса, изменение веса при:

• выпаривании влаги (% испарившейся воды = ΔР₁/Р* 100%);

• разложении карбонатов (% СО₂ = ΔР₂/Р* 100%,);

• разложении сульфатов (% SО₂ = ΔР₃/Р*100%);

• улетучивании связки (% связки = ΔР₄/Р* 100%);

• диссоциации феррита (% диссоциации феррита = ΔР₅/Р* 100%).

DTG (M) характеризует температуру Кюри, фазовый состав.

III. Устройство дериватографа

Рис. 4. Принципиальная схема устройства дериватографа

1 – нагревательная печь; 2 – тигель с инертным веществом; 3 – тигель с исследуемым веществом; 4 – термопара; 5 – кварцевая трубка; 6 – линзы; 7 – весы; 8 – источник света; 9 – постоянные магниты; 10 – катушка магнита; 11 – гальванометры; 12 – фотобарабан; 13 – фотобумага.

Схема дериватографа представлена на рис. 4. Испытуемое вещество, помещенное в тигель 3, равномерно нагревается печью 1. Вес тигля с веществом фиксируется с помощью весов, на коромысло которых опирается тигель. При этом световой сигнал освещенной оптической щели, укрепленной на стрелке весов 7, записывает на светочувствительной бумаге отклонение щели, увеличенное в масштабе системой линз 6. Эти отклонения представляют собой изменения веса образца, а записываемая кривая — термогравиметрическая кривая (TG). Скорость изменения веса образца измеряется с помощью катушки 10, подвешенной к коромыслу весов и движущейся в однородном поле двух подковообразных постоянных магнитов 9. Силовое поле магнита индуцирует в обмотках движущейся катушки ток, напряжение которого пропорционально отклонению коромысла весов. Световой сигнал гальванометра 11А, подключенного к зажимам катушки, описывает на светочувствительной бумаге производную основной кривойTG, т. е. кривую скорости изменения веса —DTG. Тигли, используемые для инертного (2) и испытуемого (3) веществ, заполнены таким образом, что горячий спай термопары 4 помещается как бы внутри образца, точнее во впадине тигля. Данная конструкция тигля позволяет свести к минимуму разницу между истинной температурой образца и температурой, фиксируемой термопарой. Кривая дифференциально- термического анализа (DTA) описывается с помощью показаний дифференциальной термопары, измеряющей разницу температур испытуемого и инертного образцов. Световой сигнал гальванометра 11В, подключенного к холодным концам дифференциальной термопары, и описывает кривуюDTA. К концам термопары, измеряющей температуру образца, подключается третий гальванометр 11Б, световой сигнал которого записывает температурную кривую (T). Таким образом, установка работает автоматически и кривые, характеризующие наблюдаемые изменения, записываются на светочувствительной бумаге, закрепленной на вращающемся с определенной скоростью барабане.