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陶瓷和玻璃

陶瓷和玻璃工業中的熱分析

儘管表面上看，玻璃和陶瓷可以在用於各種領域的眾多高科技產品中找到。這些應用範圍廣泛，從簡單的窗玻璃和裝飾陶瓷到與原始材料幾乎沒有相似之處的高性能材料。

高性能陶瓷或工程陶瓷 佔據著特殊的地位，在其他材料達到其極限的地方使用。有多種用途，包括但不限於巨大負載、極端溫度、通電或作為人體植入物。然而，廚房中仍然可以找到陶瓷鍋或微波爐用的餐具。 在這種情況下，陶瓷通常被上釉以使結晶多孔起始材料具有玻璃狀、封閉且因此不透水的表面。

甚至玻璃 在傳統應用範圍之外也越來越受歡迎。它早已不再僅被加工成 水杯，而且還被加工成 安全玻璃、玻璃陶瓷爐灶面或光纖電纜。玻璃作為包裝與玻璃電水壺、天文學和太空旅行中的光學元件一樣自然。

質量管理是必不可少的，因為即使是起始材料和生產過程中最輕微的偏差也會對玻璃和陶瓷材料的預期性能產生不利影響。原材料測試和定期取樣是必不可少的，因為它們是確定陶瓷何時破裂或某種類型的玻璃何時熔化或燃燒的唯一方法。

Linseis 製造多種熱分析工具，用於增強材料特性的測量，例如玻璃和陶瓷的熱導率。這些屬性包括但不限於：

要了解有關 Linseis 可以做些什麼來幫助測試玻璃和陶瓷電導率的更多信息，請立即與我們聯繫。

 

DIL L75 VS – 玻璃棒 – 熱膨脹

玻璃樣品——熱膨脹/軟化點/玻璃點

眼鏡是一種非常獨特的材料。它們通常以無定形固體的形式存在，這意味著它們是一種非結晶材料，根本不是液體，因為它們的分子處於固定結構而不是晶體結構。因此，它們具有一些非常獨特的特性，例如它們的透明度、相當低的熱膨脹度和低熱膨脹係數 (CTE). 即使由於它們的無定形性質而具有低熔點似乎是合乎邏輯的，但它們的機械性能仍能保持在相當高的溫度，這使它們自人類文化早期開始就成為理想的建築材料。當然，現在有很多特殊的玻璃可用，每一種都為其特殊的應用目的提供了自己的特殊性能。因此，了解每個物種的確切行為非常重要。

應用程序。 編號 02-001-001 DIL L75 VS – 玻璃棒 – 熱膨脹

應用程序。編號 02-001-001 DIL L75 VS – 玻璃棒 – 熱膨脹

通過推桿膨脹法測量玻璃棒樣品。樣品顯示出高達 575°C 左右的線性膨脹，隨後膨脹突然增加。這是許多玻璃樣品的典型行為。在它們達到最大膨脹之前，即在熔化開始之前，它們顯示出膨脹率的這種變化，這象徵著它們的玻璃點。達到最大膨脹後，玻璃開始熔化，因此可以將最大值定義為軟化點或熔點。

 

DIL L75 VS – 氧化鋯 – 速率控制燒結 (RCS)

氧化鋯陶瓷 – 熱膨脹 / RCS / 燒結

在高科技陶瓷的生產過程中，燒結過程的模擬很受關注。了解理想的燒結速率和溫度非常重要。除了模擬，燒結條件的測量和實驗優化也是一種經常使用的技術。使用可選軟件包 RCS（速率控制燒結）時，可以根據 PALMOUR III 理論使用膨脹計對受控燒結進行編程。以下應用顯示了 ZrO 2生坯（一種典型的陶瓷原材料）的燒結過程。

應用程序。 編號 02-001-004 DIL L75 HS – 氧化鋯 – 速率控制燒結 (RCS)

應用程序。編號 02-001-004 DIL L75 HS – 氧化鋯 – 速率控制燒結 (RCS)

在本實驗中，燒結速率由 RCS 軟件定義，並被編程為保持恆定。紅色曲線顯示樣品的溫度以及加熱速率。藍色和綠色曲線表示長度的變化，紫色曲線是長度變化的導數。樣品在 L75 水平膨脹儀中線性加熱。50 分鐘後，燒結過程在 900°C 左右開始。RCS 軟件增加加熱速率以獲得線性燒結，直到燒結速率在大約 60 分鐘時顯著降低。然後軟件會降低加熱速率，樣品長度最終在大約 180 分鐘時達到平穩狀態，此時給出了現在燃燒的 ZrO 2的最終密度。

 

DIL L75 VS – 石英 – 熱膨脹 – 計算 DTA

石英樣品 – 熱膨脹 / 石英轉變 / 計算 DTA

α-SiO2 的熱膨脹可以通過 L75 膨脹計輕鬆測量。然而，石英由於其石英變換而表現出膨脹率的變化，這不是通過純膨脹測量那麼容易識別的。Linseis L75 膨脹儀系列的附加計算 DTA 功能可以深入了解材料的熱行為並輕鬆檢測相變。計算出的 DTA 測量值是基於樣品溫度的數學程序。與設定的加熱曲線相比，放熱和吸熱效應會影響動態加熱或冷卻循環期間樣品溫度的變化。

應用程序。 編號 02-001-003 DIL L75 VS – 石英 – 熱膨脹 – 計算 DTA

應用程序。編號 02-001-003 DIL L75 VS – 石英 – 熱膨脹 – 計算 DTA

SiO2 的相變發生在 app。575°C。測量的紅色溫度曲線顯示在該範圍內突然增加。如果膨脹曲線沒有提供明確的起始點，應用 DTA 功能可以確定準確的相變。紫色曲線顯示了測量溫度和設定溫度之間的基線校正差異，藍色曲線顯示了計算所得的 DTA 峰。

測量溫度 (575°C) 與文獻值 (574°C) 的偏差可用於溫度校準。

相關儀器
https://www.fstintl.com.tw/products_detail_107.htm

 

HFM – 窗玻璃 – 熱透射率 – 水平與垂直測量

非均質玻璃樣品 – U 值 – 熱導率

Linseis HFM 300 已在 10 °C 至 50 °C 的溫度範圍內研究了一種帶有氬氣填料的 3 層窗玻璃。測量在水平（標準）和垂直設置中進行。

應用程序。 編號 02-005-002 HFM – 窗玻璃 – 熱透射率 – 水平與垂直測量

應用程序。編號 02-005-002 HFM – 窗玻璃 – 熱透射率 – 水平與垂直測量

該圖顯示了垂直和水平測量設置之間 U 值結果的顯著差異，這是由於絕緣層內的對流效應造成的。該測量清楚地表明，需要在其最終使用方向上測量非均質建築材料，以獲得準確的導熱率和熱透射率（U 值）值。

 

相關儀器

https://www.fstintl.com.tw/products_detail_125.htm


 

LFA 1000 – BCR 724 – 熱導率/熱擴散率

玻璃陶瓷參考 – 熱導率 – 熱擴散率 – 比熱

玻璃陶瓷參考是一種不透明材料，具有高強度、高耐熱性和低熱膨脹性。由於其良好的機械性能，它具有多種應用，例如廚具、天線窗和天線罩。

應用程序。 編號 02-007-003 LFA 1000 – BCR 724 – 熱導率-熱擴散率

應用程序。編號 02-007-003 LFA 1000 – BCR 724 – 熱導率-熱擴散率

BCR 724，一種標準玻璃陶瓷，已經使用激光閃光 LFA 1000 進行了測量。因此，從一塊塊狀材料上切下一個 1 毫米厚和 1 英寸直徑的小圓盤，並塗上石墨進行測量。LFA 測量作為溫度的直接函數的熱擴散率。比熱 (Cp) 數據是通過比較方法獲得的，在相同條件下，在相同樣品架的第二個樣品位置測量已知陶瓷標準。使用這些值，根據密度、比熱和熱擴散率的乘積計算熱導率。結果顯示熱擴散率和傳導率略有下降，而比熱值隨溫度升高而增加。

 

LFA 1000 – 硬質合金陶瓷 – 熱導率

硬質合金陶瓷具有高導熱性，耐磨、耐腐蝕和耐高溫。通過組合不同的碳化物，還可以使材料的特性適應不同的應用，從而實現例如確定的導電性或高硬度。硬質合金陶瓷的應用領域是機械、化工、空間和動力工程。

應用程序。 編號 02-007-006 LFA 1000 – 硬質合金陶瓷 – 熱導率

應用程序。編號 02-007-006 LFA 1000 – 硬質合金陶瓷 – 熱導率

通過 LFA 測量三種不同類型的碳化物以確定熱導率。鈾衍生物 (UC) 顯示出相當低的值，約為 25 W/mK，在整個溫度範圍內幾乎是恆定的。碳化鋯 (ZrC) 顯示出增加的趨勢，而碳化矽 (SiC) 顯示出降低的熱導率，在較高溫度下接近恆定值

LFA 1000 – 玻璃 – 熱擴散率/導熱率/比熱容

光學玻璃 – 熱擴散係數 – 導熱係數

玻璃通常有許多應用，例如日常生活（餐具）、建築（窗戶）、藝術、光學、實驗室、包裝等。由於每種應用都有不同的光學、機械和熱要求，並且不同的成分和生產工藝會影響這些特性，因此對玻璃的研究至關重要。

應用程序。 編號 02-007-015 LFA 1000 – 玻璃 – 熱擴散率 - 熱導率 - 比熱容 光學玻璃 – 熱擴散率 – 熱導率

應用程序。編號 02-007-015 LFA 1000 – 玻璃 – 熱擴散率 - 熱導率 - 比熱容 光學玻璃 – 熱擴散率 – 熱導率

研究的樣品是具有低玻璃化轉變（T_g：496°C）和軟化點（T_S：558°C）的光學玻璃。應在室溫和 600 °C 之間的溫度範圍內研究熱導率。為此，熱擴散率由 LFA100 確定，比熱容由 DSC 確定。根據給定的密度，可以計算熱導率。上圖顯示了測得的熱擴散率和確定的熱導率與溫度的關係。熱導率分別在 450°C 和 500°C 和 540°C 和 560°C 之間的明顯下降可能與上述玻璃化轉變和軟化點有關。

 
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