Совершенствование методики высокотемпературного дифференциального термического анализа и определение некоторых термодинамических параметров систем CaO-Al2 O3 и ZrO2-Al2 O3

• Автор: Жеребцов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

1. Экспериментальная установка прецизионного

высокотемпературного дифференциального термического анализа

1.1. Современные методы и оборудование термического анализа.

1.2. Старение термопар.

1.3. Преимущества трехтигельной ячейки ДТА.

1.4. Описание установки

1.4.1. Конструкция печи и измерительной ячейки

1.4.2. Вакуумная и газовая системы

1.4.3. Организация автоматизированного проведения эксперимента с помощью персонального компьютера
1.5. Калибровка экспериментальной установки
1.5.1. Определение температур превращений.
1.5.2. Определение тепловых эффектов фазовых превращений
1.5.3. Уровень шумов, чувствительность
и разрешающая способность ячейки
1.6. Выводы
2. Исследование диаграммы состояния системы СаОАЬОз
2.1. Обзор литературы
2.2. Методика эксперимента.
2.2.1. Подготовка материалов
2.2.2. Условия проведения ДТА.
2.3. Выявление характера плавления алюминатов кальция
и уточнение точек нонвариантных превращений.
2.4. Определение теплот нонвариантных превращений
2.5. Данные дополнительных методов исследования
2.6. Выводы
3. Исследование диаграммы состояния системы 2гА
3.1. Обзор литературы
3.2. Методика эксперимента.
3.2.1. Подготовка материалов
3.2.2. Условия проведения ДТА.
3.3. Определение формы линии ликвидус и уточнение координат
эвтектической точки.
3.4. Определение теплоты плавления эвтектики АХЮ
и области составов твердых растворов.
3.5. Определение температуры и теплоты а3 перехода 2Ю2
3.6. Данные дополнительных методов исследования.
3.7. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Список литературы


Разработана и реализована схема автоматизированного проведения эксперимента с управлением от персонального компьютера. Получены данные по диаграммам состояния систем СаОАЬОз и 2А0з, необходимые для физикохимического анализа процессов в металлургическом производстве, в производстве цемента, электрокорунда и огнеупоров. Работа выполнена в соответствии с планом НИР ЮжноУральского государственного университета на гг. Государственным комитетом Российской Федерации по высшему образованию, по направлению Физикохимические основы металлургических процессов. Исследования по теме диссертации проведены при поддержке ГК РФ по высшему образованию грантов РФФИ и гг. Урал. Развитие термических методов анализа получило сильный импульс после того, как в году Анри ЛеШателье предложил использовать термопару для измерения температуры, а в РобертсОстин дифференциальную термопару для измерения разности температур. Все методы термического анализа ТА объединяет то, что какоелибо свойство изучаемой системы измеряется в зависимости от температуры 16. Основой самостоятельного метода может стать любое измеряемое физическое свойство и число методов ТА непрерывно возрастает. В настоящее время утвердились варианты термического анализа, приведенные в табл. Таблица 1. Анализ выделенного газа АВГ Массспектр, инфракрасный спектр, теплопроводность, электропроводность пламени и т. Возможность подробно ознакомиться с техническими характеристиками новейшего оборудования, выпускаемого различными фирмами, предоставляет всемирная компьютерная сеть ШегпеГ С ее страниц, а также по рекламным брошюрам была собрана информация о приборах, основанных на ДТА и ДСК табл. Таблица 1. Приборы для ТА имеют своим окончаниеи газовые хроматографы, инфракрасные ИК спектрометры, ИКфотометры, массспектрометры, манометры. Многие установки оборудованы системой автоматической замены образца и выходом на персональный компьютер ПК. Такая фирма, как 1, выпускает также дилатометры до С и установки для измерения температуропроводности до С по времени прохождения через образец теплового импульса от лазерной вспышки. В СССР получили распространение приборы серии Дериватограф, выпускавшиеся в Венгрии и позволяющие проводить опыты на воздухе или в защитной атмосфере до С. Сведения об отечественных приборах для ТА отрывочны и в основном относятся к единичным установкам 7. С, а институт металлофизики АН УССР создал установки ДТА 8, 9, работающие до С. В случае однотигельной ячейки роль второго тигля выполняет какойлибо элемент конструкции, например, экран 7, 8, , однако наиболее распространена классическая двухтигельная конструкция. По общему мнению авторов монографий 26, ДТА занимает лидирующее место среди других видов термического анализа. Как показали наши исследования, трехтигельный вариант ДТА имеет несомненные преимущества перед одно и двухтигельным. Обоснование необходимости введения третьего тигля в ячейку ДТА удобно начать с рассмотрения параметров старения термопарных проволок. Известно, что при длительной работе при высоких температурах термопары постепенно изменяют свои характеристики , . При этом погрешность определения температуры может возрасти в десятки раз. Причины старения ТП могут быть разными и в каждом конкретном случае приходится выяснять, какая из них выходит на первое место. Так, авторы после серии отжигов платинаплатинородиевых ТП при разных температурах пришли к выводу, что в вакууме изменение термоЭДС ТЭДС происходит за счет испарения платины из проволоки. Быстрое старение наблюдается уже при температуре С. Аналогично авторы считают, что снижение ТЭДС вольфрамрениевых ТП в вакууме происходит за счет испарения рения. В разработанной установке использовалась вольфрамрениевая ТП ВР5, поэтому определению скорости ее старения в условиях эксперимента было уделено особое внимание. С целью определить изменение ТЭДС ТП от опыта к опыту проводилась серия плавлений образца корунда в ячейке ДТА по стандартной схеме нагрев со скоростью Смин до С и последующее охлаждение со скоростью 0 Смин до 0 С.