热分析法在金属材料方面的应用

2.1在绘制二元金属相图方面的应用

相图是分析二元及多元相结构的重要因素,新材料研究的必要条件是热化学反应数据的测定及相图绘制,相图绘制的方法之一是热分析法。阿曼·阿尔斯兰[7]介绍差热分析技术在物化实验中应用的过程中,主要案例选用Zn3B2O6-ZnWO4二元相图。王红等[8]人用DTA和DSC绘制相图,着重阐述了绘制相图的两种方法,一种是测定许多不同组成的二元混合物的相变点,这些点是相图绘制所必须的,此法的原理是形状因子法,二是绘出焓与组成相变图,通过样品热焓的变化情况,从图中可得出最低共熔点,可以借助这些特征温度点画出相图。此方法比较可靠且具有省时、省力、省样品等优点。

2.2在铸件成分检测及性能预测中的应用

随着社会的进步,在机械工业方面人们对铸件质量的要求越来越高。浇注之前的熔体质量、铸件的化学成分和凝固时的冷却条件是决定铸件的性能及组织的3个因素。为了得到预定组织必须要正确选择铸件的化学成分,通过经历不同的熔炼历程或炉前处理可以得到不同性能的合金。而传统的检测方法已不能满足铸造生产优化控制的需求,因此人们现在采用最新的热分析技术,其能够对铸件的质量进行判定。

随着装备制造业的快速发展,对铸件的要求已经从简单的机械性能向内在材质品质方面转移,而代表着材质品质的冶金质量目前却没有行业标准和控制依据。热分析技术是目前唯一能在线检测和判断冶金质量好坏的手段。伏克松[9]通过回顾铸造过程中的热分析技术的发展和应用,深入阐述了通过热分析技术对铁水冶金质量的控制。王毅等[10]人详细介绍了热分析法在测定铁液化学成分(主要测定的是铸铁中的碳含量和硅含量及合金元素对其含量测定的影响)、球墨铸铁的球化率、铁铸的机械性能预测等方面的应用情况,同时提出了热分析法在铸造生产中应用时存在的问题及其发展趋势,为提高铸件的质量和劳动生产率提供了有力手段,增加了我国在国际铸件市场上的竞争力。李维娟[11]采用差热分析法测出了钢的临界点Ac1、Ac3来,根据Ac1、Ac3可对钢进行正火处理,通过观察正火处理后钢的结构,可预测它的性能。可继续对其进行回火处理,了解钢的性能,从而将钢应用到了更多的领域中,提高人们的生活质量。

2.3在金属陶瓷材料研究中的应用

由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相相互融合制成的材料称为金属陶瓷,其兼具陶瓷和金属的优点,性能较单一材料好。在超音速飞机的外壳、导弹、火箭、燃烧室的火焰喷口等地方都用到了陶瓷材料,因此人们在其研究中投入了大量的资源。周海球[12]尝试用热分析技术测定几种陶瓷材料的烧结温度,进而对热分析技术在确定陶瓷烧结温度方面的应用提供实验依据。他首先用热膨胀仪测定了电瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷的烧结温度范围,并与用传统测试方法所得到的测试结果进行了比较,同时结合不同温度下烧结的陶瓷材料的SEM和XRD测试结果,验证了用热膨胀仪测定陶瓷材料烧结温度范围的可靠性,并运用热膨胀和DSC-TG等热分析技术研究了几种陶瓷材料的烧结特性、升温速率与最佳烧结温度的关系和坯料粒度分布对其坯体烧结性能的影响。罗文辉等[13]人通过热分析方法原理,主要介绍了热分析法在陶瓷材料领域中的应用。介绍了如何使用热分析技术分析陶瓷的原料组成及在温度变化过程中运用的方法,给陶瓷材料制成所需产品提供了可靠的物质基础,对新产品的研究提供了有意义的分析结论。

2.4在金属材料参数检测方面的应用

热分析法是一种随着材料温度的变化使热效应产生变化,来研究材料内部发生的物理或化学特性改变的试验技术,特点是检测速度快、灵敏度高、适用范围广泛和试样用量少,在材料物理参数的测定中占据着非常重要的地位。张红菊等[14]用差示扫描量热法测定材料的热物理参数,并对其在工艺制度制定方面的应用做了简单解释,张红菊测定的物理参数有相转变和均匀化温度、熔融温度范围、比热容以及熔化和结晶焓的测定。研究过程中具体说明了各种性能参数测试方法和注意事项,展望了差示扫描量热技术未来的发展走向。张文[15]提出在检测金属质量的生产环节中,金属的相变临界点可通过热分析法来进行测定,生产金属的正火工艺就是以相变临界点来制定的,应用热分析法来检测金属可以对经过正火工艺加工的金属显微组织进行测定,可用此来评定金属的机械性能,为了扩大热分析法的应用范围,可以对被正火工艺加工后的金属进行低温回火,可以检验金属在这两个工艺加工后的硬度,观察经过正火加工以及低温回火后金属显微组织的变化。张文对热分析法在金属质量的有效应用进行了探究,分析了热分析法对金属质量的影响。