Introducere
Granulatul din minereu de aluminiu-mangan este utilizat în principal în industria metalurgică. Acesta servește ca materie primă pentru producția de aliaje de aluminiu-mangan. Aceste aliaje sunt utilizate pentru diverse aplicații în industria auto, aerospațială, a construcțiilor și electronică. În unele cazuri, granulele de minereu de aluminiu-mangan sunt, de asemenea, utilizate în industria siderurgică ca aditiv de aliere pentru anumite tipuri de oțel, pentru a îmbunătăți proprietăți precum rezistența și rezistența la coroziune.
Condiții de măsurare
Efectele energetice au fost măsurate cu un calorimetru diferențial dinamic la temperatură ridicată, NETZSCH model DSC 404 F1 Pegasus® . Sistemul cu încărcare superioară permite efectuarea de măsurători de la temperatura camerei până la 1650°C. În funcție de aplicație, pot fi utilizați diferiți senzori DSC sau DTA; aceștia pot fi schimbați cu ușurință de către operator. Pentru senzorii corespunzători, sunt disponibile diferite tipuri de termocuplu (E, K, S și B), a căror selecție depinde de domeniul de temperatură și de sensibilitatea necesară. Instrumentul este etanș la vid și permite astfel măsurători într-o atmosferă de gaz inert pur sau oxidant. Sunt posibile viteze de încălzire de până la 50 K/min. Software-ul permite calcularea temperaturii de debut și de vârf, a punctelor de inflexiune, a integrării zonei de vârf și multe altele. Parametrii de măsurare sunt enumerați în tabelul 1.
Tabelul 1: Parametrul de măsurare
| Instrument | DSC 404 F1 Pegasus® |
| Senzor/tip senzor | DSC Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp, tip S |
| Cuptor | Rhodiu |
| Creuzete | Boron nitirde (BN) cu capac perforat și discuri de Al2O3 între fundul exterior al creuzetului și senzor |
| Program de temperatură | RT până la 1650°C |
| Viteza de încălzire | 20 K/min |
| Greutatea probei | 30,748 mg |
| Standard de calibrare | Safir |
Rezultatele măsurătorilor și discuții
Pentru măsurători, aluminiul și minereul de mangan (măcinat) au fost amestecate într-un raport de 1:1 și încălzite la 1650°C la o rată de încălzire de 20 K/min folosind o atmosferă de argon și un creuzet BN cu capac perforat. Figura 1 prezintă semnalul DSC care prezintă efecte energetice clar vizibile odată cu creșterea temperaturii.
Două efecte EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermice ușor suprapuse sunt observate la temperaturile de vârf de 612°C și 674°C (a se vedea imaginea mărită din figura 2). Entalpia totală a acestor efecte EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermice se ridică la 216 J/g. Acest efect total se datorează probabil topirii granulatului sau porțiunii de aluminiu. Un alt efect EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic este detectat la o temperatură de vârf de 912°C.
Peste 1000°C, se poate observa un efect ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură. exotermal suprapus large cu o entalpie totală de -1554 J/g la temperaturi de vârf de 1217°C și 1362°C. Suprapunerea, recunoscută ca umeri, se datorează cel mai probabil unei reacții în cadrul amestecului de probe. Are loc o reacție asemănătoare termitei [1]. Minereul de mangan reacționează cu aluminiul topit la temperaturi mai ridicate prin reducere. Aceasta înseamnă că manganul reacționează cu aluminiul, eliminând oxigenul pentru a forma mangan metalic. Reacția are loc în conformitate cu reactivitatea termodinamică dintre elemente.
MnO2 + Al → Mn + Al2O3
Condițiile specifice de reacție depind de compoziția exactă a minereului de mangan și de temperatură. Acest efect ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură. exotermal cu o entalpie de -1554 J/g se extinde pe o gamă largă de temperaturi de peste 500 °C. La sfârșitul măsurătorii, proba este cântărită din nou. Se determină o pierdere de masă de ~ 5%.
Rezumat
Având capacitatea de a efectua investigații termoanalitice la temperaturi ridicate, DSC 404 F1 Pegasus® permite analiza materialelor în condiții termice extreme. În plus, imagistica și caracterizarea entaliilor de reacție large, așa cum se arată în exemplul de mai sus, este posibilă cu acest instrument robust, dar și foarte sensibil.
Efectele energetice și schimbările de stare pot fi măsurate și analizate cu precizie, oferind cercetătorilor informații valoroase privind comportamentul termic și stabilitatea unei mari varietăți de materiale pe un domeniu larg de temperatură.
Acest instrument este utilizat pe scară largă în domenii precum științele materialelor și geoștiințele sau industria metalurgică și ceramică; adică în domenii în care înțelegerea și cunoașterea proprietăților termice și termofizice ale materialelor sunt decisive pentru dezvoltarea produselor, optimizarea proceselor și controlul calității.