Bevezetés
Az alumínium-mangánércből készült granulátumot elsősorban a kohászati iparban alkalmazzák. Nyersanyagként szolgál az alumínium-mangán ötvözetek előállításához. Ezeket az ötvözeteket különböző alkalmazásokhoz használják az autóiparban, a repülőgépiparban, az építőiparban és az elektronikai iparban. Bizonyos esetekben az alumínium-mangánérc granulátumot az acéliparban is alkalmazzák bizonyos acélfajtákhoz ötvözési adalékanyagként, hogy javítsák az olyan tulajdonságokat, mint a szilárdság és a korrózióállóság.
Mérési feltételek
Az energetikai hatásokat dinamikus, magas hőmérsékletű differenciálkaloriméterrel mértük, NETZSCH modell DSC 404 F1 Pegasus® . A felülről tölthető rendszer lehetővé teszi a méréseket szobahőmérséklettől 1650°C-ig. Az alkalmazástól függően különböző DSC- vagy DTA-érzékelők alkalmazhatók; ezeket a kezelő könnyen cserélheti. A megfelelő érzékelőkhöz különböző típusú termoelemek (E, K, S és B) állnak rendelkezésre, amelyek kiválasztása a hőmérsékleti tartománytól és a szükséges érzékenységtől függ. A műszer vákuumzáró, így lehetővé teszi a tiszta inert gáz vagy oxidáló atmoszféra alatti méréseket. Akár 50 K/perc fűtési sebesség is lehetséges. A szoftver lehetővé teszi a kezdő- és csúcshőmérséklet, az inflexiós pontok, a csúcsterület integrálása és egyéb számításokat. A mérési paramétereket az 1. táblázat tartalmazza.
1. táblázat: Mérési paraméterek
| Műszer | DSC 404 F1 Pegasus® |
| Érzékelő/érzékelő típusa | DSC Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.cp, S típus |
| Kemence | Ródium |
| Tégelyek | Bór-nitród (BN) lyukacsos fedéllel és Al2O3 korongokkal a külső tégely alja és az érzékelő között |
| Hőmérsékleti program | RT-től 1650°C-ig |
| Fűtési sebesség | 20 K/perc |
| A minta súlya | 30,748 mg |
| Kalibrációs standard | Zafír |
Mérési eredmények és megbeszélés
A méréshez alumíniumot és mangánércet (őrölt) 1:1 arányban kevertek össze, és 1650 °C-ra melegítették 20 K/perc fűtési sebességgel argon atmoszféra és egy lyukacsos fedelű BN tégely segítségével. Az 1. ábra a DSC-jelet mutatja, amely a hőmérséklet növekedésével jól látható energetikai hatásokat mutat.
Két, egymást kissé átfedő EndotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció endoterm, ha az átalakuláshoz hőre van szükség.endotermikus hatás figyelhető meg a 612°C és 674°C csúcshőmérsékleteken (lásd a 2. ábrán a nagyított nézetet). Ezeknek az endoterm hatásoknak az összes entalpiája 216 J/g. Ez a teljes hatás valószínűleg az alumíniumgranulátum vagy annak egy részének olvadása miatt következik be. Egy másik endoterm hatás 912°C-os csúcshőmérsékleten észlelhető.
1000°C felett egy large átfedő ExotermikusEgy mintaátalakulás vagy reakció exoterm, ha hő keletkezik.exotermikus hatás látható -1554 J/g teljes entalpiával az 1217°C és 1362°C csúcshőmérsékleteken. A vállként felismerhető átfedés valószínűleg a mintakeveréken belüli reakciónak köszönhető. Termitszerű reakció játszódik le [1]. A mangánérc magasabb hőmérsékleten az olvadt alumíniummal reakcióba lépve redukálódik. Ez azt jelenti, hogy a mangán reakcióba lép az alumíniummal, oxigént távolítva el, így fémes mangán keletkezik. A reakció az elemek közötti termodinamikai reakcióképességnek megfelelően megy végbe.
MnO2 + Al → Mn + Al2O3
A konkrét reakciókörülmények a mangánérc pontos összetételétől és a hőmérséklettől függnek. Ez a -1554 J/g entalpiájú exoterm hatás széles, több mint 500 °C-os hőmérséklet-tartományban terjed ki. A mérés végén a mintát újramérjük. A tömegveszteséget ~ 5%-ban határozzák meg.
Összefoglaló
A magas hőmérsékleten végzett termoanalitikai vizsgálatok elvégzésére alkalmas DSC 404 F1 Pegasus® lehetővé teszi a szélsőséges hőmérsékleti körülmények között lévő anyagok elemzését. Továbbá a large reakcióentalpiák leképezése és jellemzése, ahogyan a fenti példán is látható, lehetséges ezzel a robusztus, ugyanakkor nagyon érzékeny műszerrel.
Az energetikai hatások és állapotváltozások pontosan mérhetők és elemezhetők, így a kutatók értékes betekintést nyerhetnek a legkülönbözőbb anyagok termikus viselkedésébe és stabilitásába széles hőmérsékleti tartományban.
Ezt a műszert széles körben használják olyan területeken, mint az anyag- és földtudományok vagy a fém/acél- és kerámiaipar; azaz olyan területeken, ahol az anyagok termikus és termofizikai tulajdonságainak megértése és ismerete egyaránt döntő fontosságú a termékfejlesztés, a folyamatoptimalizálás és a minőségellenőrzés szempontjából.