硅酸盐岩相的其它研究方法

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1、第六章硅酸盐岩相的其它研究方法第一节热分析一、热分析的概念热分析方法是根据物质在不同温度下发生的热量、质量、体积、力学性质等物理参数的变化对物质进行研究的一种方法。国际热分析协会对热分析技术的定义：热分析是程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关系的分析技术。程序控制温度：固定的速率加热或冷却。物理性质：包括温度、热焓变化、尺寸、机械性能、声学性能、电学、磁学性能等。热分析方法所研究的是物质所引起的各种物理变化和化学变化过程。因此它可以研究物质的脱水，分解、氧化还原、晶体结构转变、熔融、升华、吸附、固相反应等；提供熔点、玻化点、软化点

2、、沸点、纯度、相变温度等各方面信息。还有操作简便迅速、试样少的优点。二、差热分析1、差热分析（DifferentialThermalAnalysis,简称DTA）差热分析是在程序温度下，将被测物质与参比物在相同条件下加热或冷却。测量试样与参比物之间温度差与温度关系的一种分析技术。差热分析曲线（DTA曲线）描述了试样与参比物之间温度差（T）随温度或时间（ｔ）变化的一种关系。DTA试验中所采用的参比物应为热惰性物质。即在整个测试的温度范围内它本身不发生分解、相变、破坏，也不与被测物质发生化学反应或产生催化作用，同时参比物的比热、热传导系数应尽

3、量与试样接近。2·差热分析基本原理仪器以热电偶测温，用温差热电偶测温差。金属中有自由电子，当自由电子密度不同的两种金属（A与B）相接触会产生接触电位差V，V与温度成正比。如果将两根不同的金属丝焊接在一起，就形成了测量温度用的单端热电偶；如果将两付相同的热电偶反向串联，接成闭合回路，就组成了温差热电偶；当A，B两焊点温度不同时，则产生温差电动势，回路中有温差电流，电路中检流计的偏转程度正比于T1、T2的温差ΔT，方向因T1、T2的高低不同而异。将温差热电偶的两焊点分别置于被测试样S与参比物R之中，并对试样与参比物同时加热。在程序控温条件下（℃

4、/min)，由于试样产生物理变化、化学变化，伴随产生热效应。而参比物无变化，若试样与参比物温度分别为Ts及Tr，以两者间的温差ΔT作纵坐标，对温度T或时间t作图，即得DTA曲线。3、差热分析曲线①试样温度Ts与参比物温度Tr相等，ΔT＝0（AB、DE、GH段）无温差电流，检流计不偏转，被测试样无热效应（基线）；②若TsTr，ΔT>0，检流计偏另一方，试样产生放热效应（放热峰）。DTA曲线横坐标为时间或炉温T，因为时间与炉温成线性关系。DTA曲线中的水平直线部

5、分说明试样无热效应产生，ΔT＝0，称为基线，向上为放热峰，向下为吸热谷。热效应的大小可以用峰或谷的面积表示。峰的数目、峰温、峰形可作为物相鉴定的依据。实测曲线比较复杂，A：起始温度Ti，B：峰顶温度Tp，C：终止温度Tf，Tf－Ti为峰宽，E：外推起始点4·差热分析仪的结构差热分析仪的主要组成部分A·加热系统加热炉：要求有足够的温度均匀区域，温度程序控制下应具有一定的速率升降温能力。无明显的热滞后现象，连续实验时炉子与试样容器相对位置保持不变。便于操作与维护。B·温度控制系统在不同温度范围进行线性温度控制，保证温度按给定程序均匀升降，有一

6、个较宽的程序控制范围（与坩埚的材料有关）。C·试样容器及支架D·热电偶E·信号放大系统F·显示记录系统G·数据处理系统5·DTA曲线的影响因素DTA是一种动态技术，即测试过程中温度体系不断变化。因而有许多因素影响DTA曲线。实验条件的改变，曲线上峰的位置、形态数目都可能改变。DTA影响因素基本上可分为两类：一是仪器因素，另一类是试样本身的因素。主要有：1）仪器因素A·加热速率：通常随加热速率增加，DTA起始温度、顶峰温度、终止温度都将提高，峰高增加，峰形变尖。速率过大使分辨力下降，基线偏离水平位置较大。一般硅酸盐试样采用10～15℃/min

7、加热速度。B·炉内气氛与压力:在释放或吸收气体的反应中峰温与峰形会受到系统内气压下的影响，系统中压力增大使试样的分解、分离、扩散速度降低，故反应温度向高温方向移动，对于体积变化小的试样，压力变化影响不大。C、试样容器：金属容器导热性好，DTA曲线基线偏离小，但峰面积变小，非金属材料相反。对于释放气体的反应，非金属透气性好，气体易扩散，使峰温偏低。D·热电偶：热电偶要消耗部分热能，要求细的。热电偶插入试样与参比物位置要对称。2）试样因素A·试样量：试样量少，DTA曲线峰较尖，峰分辨力高且基线偏离小。试样多，热传导迟缓，因此在仪器允许条件下试样

8、尽可能少。B·试样粒度：颗粒大，热峰产生温度高。范围宽，峰形扁平。C·充填情况：一般来说，有分解反应产生气体的试样不宜充填太紧密，否则会因反应前后密度差别很大而引起基线偏离。D·