热分析技术及在材料物理研究中

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1、热分析技术及在材料物理研究中的应用授课日期：2007年3月20、22、27日授课时间：下午1：30～3：10研究生院2006－2007学年春季课程《近代固体物理分析方法》（之三）主要内容一、历史、一些基本定义与概念1.1历史回顾1.2定义与分类1.3一般术语1.4热分析技术参考书籍二、常用热分析技术及物理基础2.1热重分析2.2热机械分析2.3量热分析2.4联用技术三、应用举例3.1相变温度及过程、焓变等3.2比热与比热容3.3玻璃转变3.4相变动力学3.5弹性常数四、实验中应注意的一些问题五、商用热分析仪简介六、问题一、历史、一些基本定义与概念相生相剋木生火：木燃燒可以產生火火生土：火燃

2、燒完木頭後，產生灰燼化為塵土土生金：從土裡面可以挖掘出金子金生水：金子融化後變成液狀水生木：水可以滋養樹木，讓樹木長的更好金剋木：金屬的斧頭可以砍倒樹木木剋土：樹木吸取土裡的養分，使土變貧脊土剋水：土可以阻擋水，或改變水的流向水剋火：水可以滅火火剋金：火可以融化金屬五行相生相剋的原理1.1历史回顾1620年：FBacon关于“heat”的描述“…theveryessenceofheat,orthesubstantialselfofheatismotionandnothingelse.”1780年：法国化学家ALLavoisier和PSLaplace发表《论热》一文，采用Caloric一词来表

3、达热效应，1824年法国军官卡诺（SCarnot）给出了Caloric的数学理论1840年：盖斯（Hess）定律－反应的热效应只与初终态有关，而与过程无关1887年：LeChatelier利用升温速率变化曲线来鉴定粘土1899年：Roberts-Austen提出了温差法1903年：Tammann首次使用热分析这一术语1904年：Kumakov发展了一种通用的照像技术并由俄罗斯学者用于DTA1915年：本多光太郎奠定了现代热重法的初步基础，并提出了热天平这一术语1945年：出现商品化热天平上世纪60年代初：开始研制和生产较为精细的差热分析仪1964年：Watson等提出了差示扫描量热法1.2定

4、义与分类Ageneraltermcoveringagroupofrelatedtechniqueswherebythedependenceoftheparametersofanyphysicalpropertyofasubstanceontemperatureismeasured.（测量物质任何物理性质参数与温度关系的一类相关技术的总称。）1969和1978年国际热分析协会的定义与修订分别为：热分析（thermalanalysis）的定义Agroupoftechniquesinwhichaphysicalpropertyofasubstanceismeasuredasafunctionof

5、temperaturewhilstthesubstanceissubjectedtoacontrolledtemperatureprogramme.（在程序温度下，测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术。）Agroupoftechniquesinwhichapropertyofthesampleismonitoredagainsttimeortemperaturewhilethetemperatureofthesample，inaspecifiedatmosphere,isprogrammed.（在程序温度和一定气氛下，测量试样的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。）EGimzewsk

6、i在1991建议修改为:因此，广义上讲，热分析技术包括许多与温度有关的实验测量方法测量的物理量方法名称质量m热重法（Thermogravimetry,TG）温（度）差DT升温/冷却曲线测定(Heating-/Cooling-curvedetermination)差热分析（Differentialthermalanalysis,DTA）比热容cp、热量（Q）差示扫描量热法（Differentialscanningcalorimetry,DSC）调制式差示扫描量热法（Modulateddifferentialscanningcalorimetry,MDSC）尺寸L、体积V热膨胀法（Thermod

7、ilatometry,TD）力学量：模量E、内耗热机械分析（Thermomechanicalanalysis,TMA）动态热机械法（Dynamicthermomechanicalanalysis,DMA）声波速v、声衰减系数a热发声法（Thermosonimetry）热传声法（Thermoacoustimetry）光学量热光学法（Thermooptometry）电阻R热电学法（Thermoelectromet