Термомеханический анализ (тма) и динамический механический анализ (дма)

В отличие от ТД-измерений, в ТМА и ДМА к пробе приложена значительная нагрузка. ТМА представляет собой расширение ТД-метода, в котором нагруз­ку можно использовать для сжатия или растяжения пробы, например. ДМА требует более сложного инструментального оформления, поскольку изменяю­щуюся нагрузку прикладывают периодически (синусоидально).

И ТМА, и ДМА можно использовать для изучения твердых полимеров, пленок и волокон, а также вязких жидкостей и гелей. Примеры применений включают определение температуры стеклования полимера и динамический модуль волокна (ДМА).

Высокотемпературная рентгеновская дифракция (рд)

РД — это мощный метод идентификации кристал­лических фаз и их смесей. Благодаря наличию компьютерных файлов РД-данных идентификация фаз часто очень проста, при условии, что фазы кри­сталлические и их концентрация выше предела обнаружения метода (1-2%).

РД можно использовать как метод ех situ (с отбором проб) для идентификации промежу­точных и конечных продуктов термического процесса. Такой подход весьма распространен, потому что не требует никакого специального оборудования; используют обычный порошковый дифрактометр. Для идентификации кри­сталлических фаз необходим файл по порошковой дифракции или на карте, или в виде компьютерного файла. Естественно, справочный файл может быть создан самим пользователем, но в большинстве случаев более удобно обращать­ся к банку JСРDS (Объединенного комитета по стандартам для порошковой дифракции).

Высокотемпературная РД in situ (исследование «на месте», без отбора проб) является чисто термоаналитическим методом, поскольку изменения в кристал­лической структуре пробы можно контролировать при нагревании держате­ля пробы с использованием температурной программы. Выпускается ряд кон­струкций высокотемпературных печей. Наибольшая достигаемая температура может составлять 2500°С, но тогда прибор должен работать под вакуу­мом, а в качестве материалов используют только тугоплавкие металлы, такие, как молибден (т.пл. 2625°С) или вольфрам (т. пл. 3410°С). Обычно темпера­турный диапазон доходит до 1400-1500°С, что позволяет применять платину (т. пл. 1770°С) даже в окислительной атмосфере.

Применения высокотемпературной РД включают исследование фазовых пе­реходов, контроль твердофазных реакций и измерение термического расшире­ния путем определения постоянной решетки как функции температуры.

Тогда как обычный детектор в порошковом дифрактометре сканирует из­меряемый интервал 2θ, позиционно-чувствительный детектор (ПЧД) может измерять одновременно более широкий диапазон (5-120 градусов угла 2θ). ПЧД стали очень популярными в высокотемпературных работах, поскольку позволяют следить за быстрыми изменениями, происходящими при измене­нии температуры. Хорошим примером служит переход орторомбической фазы в тетрагональную в сверхпроводящем YBa₂Сu₃О_7-x (так называемое соеди­нение 1-2-3), который происходит около 600°С (рис. 7. 22). Орторомбическая фаза обладает сверхпроводимостью с критической температурой Т_с = 90 К.

Рис. 7. 22. Запись высокотемпературной рентгеновской дифракции, показыва­ющая как орторомбический (вверху) YВа₂Сu₃О_7-х переходит в тетрагональ­ную фазу, когда температура превышает 600°С.

Высокотемпературную РД сочетают с ДСК, и эта комбинация становится более совершенным способом обнаружения и идентификации фазовых изменений, чем любой из этих методов в отдельности.