Möglichkeiten der Thermoanalyse am Fraunhofer IFAM Dresden
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- Justus Gerhardt
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1 Möglichkeiten der Thermoanalyse am Fraunhofer IFAM Dresden Kontakt: Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM, Thermoanalyse Winterbergstraße 28 D Dresden Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Thomas Hutsch Tel.: 0351/ Fax: 0351/ Internet:
2 Thermoanalyse? Was ist das? Die thermische Analyse umfasst Methoden, bei denen physikalische und chemische Eigenschaften einer Substanz, eines Substanzgemisches und/oder von Reaktionsgemischen als Funktion der Temperatur, Zeit oder des Druckes gemessen werden. Unter definierter Atmosphäre wird die Probe kontrolliert einem Temperatur- Zeit- Programm unterworfen. Temperatur dynamisch isotherm dynamisch Parameter: Messmethode Atmosphäre Probengeometrie Zyklenanzahl Heiz-, Abkühlrate [K/min] Isotherme Haltezeit [min] Zeit Hinweise zu Reaktionen, Umgang und Entsorgung
3 Möglichkeiten der Thermoanalyse am Fraunhofer IFAM Dresden BÄHR DIL 801 NETZSCH DIL 402E NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix NETZSCH LFA 447 Nanoflash NETZSCH STA 449C Jupiter RUBOTHERM MSB NETZSCH STA 449F3 Jupiter NETZSCH STA 409C HOT DISK TPS 2500S NETZSCH DSC 404C
4 Dilatometrie - Messprinzip Wofür? Längenänderung Schwindung relative Längenänderung lin. therm. Ausdehnungskoeffizient diff. therm. Ausdehnungskoeffizient Erweichungspunkt Transformationspunkt Quellverhalten Penetration Schrumpfung Dichteänderung Probengeometrie: Probenlänge: bis 25 mm Probenlänge CTE- Proben: mm Probendurchmesser: bis 12 mm binderfrei Folie 4
5 Dilatometrie Thermoanalyse Fraunhofer IFAM Dresden Tieftemperaturdilatometer Bähr DIL 801 Hochtemperaturdilatometer Netzsch DIL 402E Spezifikationen Temperaturbereich: Atmosphäre: Auflösung: Heizrate: -150 C bis 1600 C RT bis 1550 C Vakuum, Inert, Luft 10 nm bis 50 K/min Folie 5
6 DSC - Messprinzip DSC = V Ref -V Pr DSC V Ref V Pr Wärmetönung Thermospannung Referenz Thermospannung Probe Glasübergang Rekristallisation Schmelzen DSC > 0 V Ref > V Pr DSC < 0 V Ref < V Pr endotherm exotherm Folie 7
7 DSC Thermoanalyse Fraunhofer IFAM Dresden Tieftemperatur- DSC Netzsch DSC 204F1 Phoenix Hochtemperatur- DSC Netzsch DSC 404cell Spezifikationen Temperaturbereich: Atmosphäre: Heizrate: -150 C bis 700 C RT bis 1450 C Inert (Ar, N 2,He), Luft, (Ar/H 2 ) bis 200 K/min bis 50 K/min Folie 8
8 Wärmeleitfähigkeit Messprinzip Flashmethode λ(t)=a(t) c p (T) ρ(t) λ(t) Wärmeleitfähigkeit [W/mK] a(t) Temperaturleitfähigkeit [mm²/s] c p (T) spez. Wärmekapazität [J/gK] ρ(t) Dichte [g/cm³] Probendimensionen, verfügbar: Rund [mm]: 8; 11; 12,7; 15 Quadratisch [mm]: 11; 15 Dicke [mm]: 0,1 bis 3 Folie 11
9 Wärmeleitfähigkeit Thermoanalyse Fraunhofer IFAM Dresden Netzsch LFA447 Nanoflash Hotdisk TPS 2500S Spezifikationen Temperaturbereich: RT bis 300 C Atmosphäre: Luft Messbereich: TLF: 0,01mm²/s bis 1000mm²/s WLF: <0,1 W/mK bis 2000 W/mK Spezifikationen Temperaturbereich: RT Atmosphäre: Luft Messbereich: TLF: 0,1 mm²/s bis 100 mm²/s WLF: 0,005 W/mK bis 500 W/mK Folie 12
10 Magnetic Suspension Balance (MSB) - Messprinzip Wäagesystem Haltemagnet Magnetaufhängung Gas Probe Ofen Reaktor und Waage voneinander getrennt Folie 14
11 Magnetic Suspension Balance (MSB) Fraunhofer IFAM Dresden Magnetic Suspension Balance (MSB) Spezifikationen Temperaturbereich: RT bis 400 C Atmosphäre: H 2, Ar, He Druck: Vakuum bis 350 bar Heizrate: 1 bis 10 K/min max. Probenmasse: 10 g Auflösung: 10 µg Folie 15
12 Simultane Thermo Analyse (STA) - Messprinzip Ofen Probe Waage Gase Probengeometrie: Pulver Scheiben d = 4 mm, m < 100mg Folie 17
13 Simultane Thermo Analyse (STA) Thermoanalyse Fraunhofer IFAM Dresden NETZSCH STA 409cell NETZSCH STA 449C Jupiter Spezifikationen Temperaturbereich: Atmosphäre: Heizrate: TG- Auflösung: DSC- Auflösung: RT bis 1600 C RT bis 1450 C Vakuum, Inert (Ar, N 2,He), Luft, Ar/H 2, N 2 /H 2 bis 20 K/min bis 50 K/min 2 µg 0,5 µg < 1 µw < 1 µw Folie 18
14 Simultane Thermo Analyse (STA) Thermoanalyse Fraunhofer IFAM Dresden NETZSCH STA 449 F3 Jupiter High Speed Ofen Gasauslass Heizelement Probenhalter Vergoldetes Schutzrohr Strahlenschutz Spezifikationen Temperaturbereich: Atmosphäre: Heizrate: TG- Auflösung: DSC- Auflösung: SiC Ofen High Speed Ofen RT bis 1550 C RT bis 1250 C Vak., Ar, N 2, He, Luft, Ar/H 2, N 2 /H 2 Ar, Luft bis 50 K/min bis 1000 K/min 0,5 µg 0,5 µg < 1 µw < 1 µw Folie 19
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