Wprowadzenie
Granulat z rudy aluminiowo-manganowej jest stosowany głównie w przemyśle metalurgicznym. Służy on jako surowiec do produkcji stopów aluminiowo-manganowych. Stopy te są wykorzystywane do różnych zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, budowlanym i elektronicznym. W niektórych przypadkach granulki rudy aluminiowo-manganowej są również stosowane w przemyśle stalowym jako dodatek stopowy do niektórych rodzajów stali w celu poprawy właściwości, takich jak wytrzymałość i odporność na korozję.
Warunki pomiaru
Efekty energetyczne mierzono za pomocą dynamicznego wysokotemperaturowego kalorymetru różnicowego, NETZSCH model DSC 404 F1 Pegasus® . System ładowania od góry umożliwia pomiary w zakresie od temperatury pokojowej do 1650°C. W zależności od zastosowania można stosować różne czujniki DSC lub DTA, które mogą być łatwo wymieniane przez operatora. Dla odpowiednich czujników dostępne są różne typy termopar (E, K, S i B), których selectjon zależy od zakresu temperatur i wymaganej czułości. Przyrząd jest próżnioszczelny, co pozwala na pomiary w czystym gazie obojętnym lub atmosferze utleniającej. Możliwe jest ogrzewanie z szybkością do 50 K/min. Oprogramowanie umożliwia obliczanie temperatury początkowej i szczytowej, punktów przegięcia, całkowanie powierzchni piku i inne. Parametry pomiarowe są wymienione w tabeli 1.
Tabela 1: Parametr pomiaru
| Przyrząd | DSC 404 F1 Pegasus® |
| Czujnik/typ czujnika | DSC Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp, typ S |
| Piec | Rodowy |
| Tygle | Azotek boru (BN) z przebitą pokrywą i dyskami Al2O3 pomiędzy zewnętrznym dnem tygla a czujnikiem |
| Program temperatury | RT do 1650°C |
| Szybkość ogrzewania | 20 K/min |
| Masa próbki | 30,748 mg |
| Wzorzec Calibra | Szafir |
Wyniki pomiarów i dyskusja
W celu przeprowadzenia pomiarów, aluminium i ruda manganu (zmielone) zostały zmieszane w stosunku 1:1 i podgrzane do temperatury 1650°C z szybkością 20 K/min przy użyciu atmosfery argonu i tygla BN z przebitą pokrywą. Rysunek 1 przedstawia sygnał DSC wykazujący wyraźnie widoczne efekty energetyczne wraz ze wzrostem temperatury.
Dwa nieznacznie nakładające się efekty endotermiczne obserwuje się w temperaturach szczytowych 612°C i 674°C (patrz widok enlarged na rysunku 2). Całkowita entalpia tych efektów endotermicznych wynosi 216 J/g. Ten całkowity efekt jest prawdopodobnie spowodowany topnieniem granulatu aluminium lub jego części. Kolejny efekt EndotermicznyPrzemiana próbki lub reakcja jest endotermiczna, jeśli do konwersji potrzebne jest ciepło.endotermiczny jest wykrywany w szczytowej temperaturze 912°C.
Powyżej 1000°C, w temperaturach szczytowych 1217°C i 1362°C można zaobserwować efekt EgzotermicznyPrzejście próbki lub reakcja jest egzotermiczna, jeśli generowane jest ciepło.egzotermiczny large nakładający się na siebie z całkowitą entalpią -1554 J/g. Nakładanie się, rozpoznawalne jako ramiona, jest najprawdopodobniej spowodowane reakcją w mieszaninie próbek. Zachodzi reakcja podobna do termitu [1]. Ruda manganu reaguje ze stopionym aluminium w wyższych temperaturach poprzez redukcję. Oznacza to, że mangan reaguje z aluminium, usuwając tlen, tworząc metaliczny mangan. Reakcja zachodzi zgodnie z termodynamiczną reaktywnością między pierwiastkami.
MnO2 + Al → Mn + Al2O3
Konkretne warunki reakcji zależą od dokładnego składu rudy manganu i temperatury. Ten EgzotermicznyPrzejście próbki lub reakcja jest egzotermiczna, jeśli generowane jest ciepło.egzotermiczny efekt z entalpią -1554 J/g rozszerza się w szerokim zakresie temperatur ponad 500°C. Po zakończeniu pomiaru próbka jest ponownie ważona. Określono ubytek masy wynoszący ~ 5%.
Podsumowanie
Dzięki możliwości przeprowadzania badań termoanalitycznych w wysokich temperaturach, DSC 404 F1 Pegasus® pozwala na analizę materiałów w ekstremalnych warunkach termicznych. Co więcej, obrazowanie i charakteryzowanie entalpii reakcji large, jak pokazano na powyższym przykładzie, jest możliwe dzięki temu solidnemu, ale także bardzo czułemu przyrządowi.
Efekty energetyczne i zmiany stanu mogą być precyzyjnie mierzone i analizowane, zapewniając badaczomarccenny wgląd w zachowanie termiczne i stabilność szerokiej gamy materiałów w szerokim zakresie temperatur.
Urządzenie to jest szeroko stosowane w dziedzinach takich jak materiałoznawstwo i geologia lub przemysł metalowy/stalowy i ceramiczny; tj. w obszarach, w których zrozumienie i znajomość zarówno termicznych, jak i termofizycznych właściwości materiałów ma decydujące znaczenie dla rozwoju produktu, optymalizacji procesu i kontroli jakości.