Введение
Гранулят из алюминиево-марганцевой руды используется в основном в металлургической промышленности. Он служит сырьем для производства алюминиево-марганцевых сплавов. Эти сплавы используются для различных целей в автомобильной, аэрокосмической, строительной и электронной промышленности. В некоторых случаях гранулы алюминиево-марганцевой руды также используются в сталелитейной промышленности в качестве легирующей добавки для некоторых видов стали, чтобы улучшить такие свойства, как прочность и коррозионная стойкость.
Условия измерения
Энергетические эффекты измерялись с помощью динамического высокотемпературного дифференциального калориметра, NETZSCH модель DSC 404 F1 Pegasus® . Система с верхней загрузкой позволяет проводить измерения от комнатной температуры до 1650°C. В зависимости от задач можно использовать различные датчики ДСК или ДТА, которые могут быть легко заменены оператором. selectДля соответствующих датчиков предлагаются термопары различных типов (E, K, S и B), выбор которых зависит от температурного диапазона и требуемой чувствительности. Прибор герметичен, что позволяет проводить измерения в чистом инертном газе или в окислительной атмосфере. Возможна скорость нагрева до 50 К/мин. Программное обеспечение позволяет рассчитывать температуру начала и пика, точки перегиба, интегрировать площадь пика и многое другое. Параметры измерений приведены в таблице 1.
Таблица 1: Параметры измерения
| Прибор | DSC 404 F1 Pegasus® |
| Тип датчика/датчика | DSC Удельная теплоемкость (cp)Теплоемкость - это специфическая для каждого материала физическая величина, определяемая количеством тепла, подведенного к образцу, деленным на полученное повышение температуры. Удельная теплоемкость относится к единице массы образца.cp, тип S |
| Печь | Родий |
| Тигли | Нитрид бора (BN) с проколотой крышкой и дисками Al2O3 между внешним дном тигля и сенсором |
| Температурная программа | От RT до 1650°C |
| Скорость нагрева | 20 К/мин |
| Вес образца | 30,748 мг |
| Calibraстандарт | Сапфир |
Результаты измерений и обсуждение
Для измерений алюминий и марганцевая руда (молотая) были смешаны в соотношении 1:1 и нагреты до 1650°C со скоростью нагрева 20 К/мин в атмосфере аргона и в тигле BN с пробитой крышкой. На рис. 1 показан сигнал ДСК, на котором отчетливо видны энергетические эффекты при повышении температуры.
Два слегка перекрывающихся эндотермических эффекта наблюдаются при пиковых температурах 612°C и 674°C (см. вид enlarged на рис. 2). Суммарная энтальпия этих эндотермических эффектов составляет 216 Дж/г. Этот суммарный эффект, вероятно, связан с плавлением алюминиевого гранулята или его части. Еще один эндотермический эффект обнаружен при пиковой температуре 912°C.
Выше 1000°C при пиковых температурах 1217°C и 1362°C наблюдается перекрывающийся экзотермический эффект large с общей энтальпией -1554 Дж/г. Перекрытие, различимое как плечи, скорее всего, вызвано реакцией внутри смеси образцов. Происходит термитоподобная реакция [1]. Марганцевая руда реагирует с расплавленным алюминием при более высоких температурах, подвергаясь восстановлению. Это означает, что марганец реагирует с алюминием, удаляя кислород и образуя металлический марганец. Реакция протекает в соответствии с термодинамической реакционной способностью между элементами.
MnO2 + Al → Mn + Al2O3
Конкретные условия реакции зависят от точного состава марганцевой руды и температуры. Этот экзотермический эффект с энтальпией -1554 Дж/г распространяется в широком температурном диапазоне - более 500°C. По окончании измерений образец повторно взвешивается. Определяется потеря массы ~ 5 %.
Резюме
Благодаря возможности проведения термоаналитических исследований при высоких температурах, DSC 404 F1 Pegasus® позволяет анализировать материалы в экстремальных температурных условиях. Кроме того, с помощью этого надежного, но в то же время очень чувствительного прибора можно получать изображения и характеризовать энтальпии реакций large, как показано в примере выше.
Энергетические эффекты и изменения состояния могут быть точно измерены и проанализированы, предоставляя исследователямarcценные сведения о тепловом поведении и стабильности широкого спектра материалов в широкой температурной области.
Этот прибор широко используется в таких областях, как материаловедение и геология, металлургия, керамическая промышленность, т.е. в тех областях, где понимание и знание тепловых и теплофизических свойств материалов имеет решающее значение для разработки продукции, оптимизации процессов и контроля качества.