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詳細(xì)介紹
耐馳公司新款熱膨脹儀 DIL 402 Expedis Select & Supreme 集成了熱膨脹測量領(lǐng)域的技術(shù)，為寬廣應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)級的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。DIL Expedis 系列的所有型號均基于革命性的 NanoEye 測量系統(tǒng)，在測量范圍與精度兩方面達(dá)到了新的高度。
這一儀器是市面上種支持調(diào)制力（振蕩型載荷）的水平式膨脹儀，通過這一方式，在熱膨脹儀與熱機(jī)械分析儀（TMA）、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）之間架起了橋梁。
Supreme 版配置全面、功能強(qiáng)大，Select 版則可靈活升級。這兩個(gè)版本為研究開發(fā)、與專業(yè)化的工業(yè)應(yīng)用量身定做。
這一儀器是市面上種支持調(diào)制力（振蕩型載荷）的水平式膨脹儀，通過這一方式，在熱膨脹儀與熱機(jī)械分析儀（TMA）、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）之間架起了橋梁。
Supreme 版配置全面、功能強(qiáng)大，Select 版則可靈活升級。這兩個(gè)版本為研究開發(fā)、與專業(yè)化的工業(yè)應(yīng)用量身定做。
每一納米均納入計(jì)算
量程與分辨率的新的
對于傳統(tǒng)的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個(gè)參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實(shí)現(xiàn)；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。
新型自反饋光電位移測量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾，能夠同時(shí)提供的分辨率、的線性度與無以匹敵的寬廣量程。
量程與分辨率的新的
對于傳統(tǒng)的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個(gè)參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實(shí)現(xiàn)；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。
新型自反饋光電位移測量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾，能夠同時(shí)提供的分辨率、的線性度與無以匹敵的寬廣量程。
工作原理
在測試過程中，當(dāng)樣品發(fā)生膨脹時(shí)，圖中所有的綠色部分將在線性導(dǎo)軌（圖中藍(lán)色部分）的引導(dǎo)下向后移動(dòng)，并由光學(xué)測出相應(yīng)的長度變化。
在測試過程中，當(dāng)樣品發(fā)生膨脹時(shí)，圖中所有的綠色部分將在線性導(dǎo)軌（圖中藍(lán)色部分）的引導(dǎo)下向后移動(dòng)，并由光學(xué)測出相應(yīng)的長度變化。
儀器特點(diǎn)
的靈活性與測樣效率
儀器為雙爐體結(jié)構(gòu)，可同時(shí)安裝兩個(gè)不同的爐體，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個(gè)相同的爐體交替使用，再結(jié)合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進(jìn)行測試，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率。
Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：單爐體 / 雙爐體，手動(dòng) / 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的爐體操作，單 / 雙樣品支架，管狀 / 桿狀樣品支架，等等等等。豐富的配置是為了適應(yīng)各類應(yīng)用場合。
的靈活性與測樣效率
儀器為雙爐體結(jié)構(gòu)，可同時(shí)安裝兩個(gè)不同的爐體，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個(gè)相同的爐體交替使用，再結(jié)合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進(jìn)行測試，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率。
Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：單爐體 / 雙爐體，手動(dòng) / 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的爐體操作，單 / 雙樣品支架，管狀 / 桿狀樣品支架，等等等等。豐富的配置是為了適應(yīng)各類應(yīng)用場合。
自動(dòng)長度測試與 MultiTouch
傳統(tǒng)的熱膨脹儀通常使用卡尺進(jìn)行樣品原始長度的測量，這可能增大測量結(jié)果的不確定性，特別對于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動(dòng)測量樣品的初始長度。
對于可靠的熱膨脹測量，樣品在樣品支架內(nèi)具有穩(wěn)定的置放位置相當(dāng)關(guān)鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用的尾式頂樣操作，自動(dòng)將樣品的置放位置調(diào)至。
DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同的樣品長度。通過導(dǎo)向桿，可將熱電偶調(diào)整至與樣品長短相匹配的合適的位置，無需彎曲熱電偶。
傳統(tǒng)的熱膨脹儀通常使用卡尺進(jìn)行樣品原始長度的測量，這可能增大測量結(jié)果的不確定性，特別對于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動(dòng)測量樣品的初始長度。
對于可靠的熱膨脹測量，樣品在樣品支架內(nèi)具有穩(wěn)定的置放位置相當(dāng)關(guān)鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用的尾式頂樣操作，自動(dòng)將樣品的置放位置調(diào)至。
DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同的樣品長度。通過導(dǎo)向桿，可將熱電偶調(diào)整至與樣品長短相匹配的合適的位置，無需彎曲熱電偶。
支持 3 路外接氣體；可連接到逸出氣體分析
如果使用的是三路質(zhì)量流量控制器（MFC，選件），氣體路徑在儀器內(nèi)部是分開的：保護(hù)氣先經(jīng)過測量單元，然后進(jìn)入樣品室，而吹掃氣（兩路）則直接進(jìn)入樣品室，保護(hù)氣和吹掃氣都通過爐體的出氣口排出。
DIL 402 Expedis 儀器爐體為真空密閉設(shè)計(jì)，配備的 SiC 爐體非常適合通過毛細(xì)管與 QMS 或者 FTIR 進(jìn)行聯(lián)用，在測試過程中對逸出的雜質(zhì)、添加劑、有機(jī)粘合劑及分解產(chǎn)物進(jìn)行深入研究分析。
技術(shù)參數(shù)：
• 溫度范圍：-180 … 2000°C（不同爐體）
• 靈敏度：1nm/0.1nm
• 量程：±10000µm/±25000µm
• 樣品載荷：10mN … 3N，可變，可調(diào)制（選配）
• 測試模式：單樣品/雙樣品，樣品長度自動(dòng)檢測
• 支架類型：氧化鋁、熔融石英、石墨
• 測試氣氛：真空、氧化、還原、惰性
• 樣品形態(tài)：固體、液體、粉末
• 功能：c-DTA®（選配）、譜圖檢索（Identify）（選配）、速率控制燒結(jié)（RCS）（選配）
• 的Nanoeye位移傳感及載荷控制技術(shù)
• 的Multitouch技術(shù)
如果使用的是三路質(zhì)量流量控制器（MFC，選件），氣體路徑在儀器內(nèi)部是分開的：保護(hù)氣先經(jīng)過測量單元，然后進(jìn)入樣品室，而吹掃氣（兩路）則直接進(jìn)入樣品室，保護(hù)氣和吹掃氣都通過爐體的出氣口排出。
DIL 402 Expedis 儀器爐體為真空密閉設(shè)計(jì)，配備的 SiC 爐體非常適合通過毛細(xì)管與 QMS 或者 FTIR 進(jìn)行聯(lián)用，在測試過程中對逸出的雜質(zhì)、添加劑、有機(jī)粘合劑及分解產(chǎn)物進(jìn)行深入研究分析。
技術(shù)參數(shù)：
• 溫度范圍：-180 … 2000°C（不同爐體）
• 靈敏度：1nm/0.1nm
• 量程：±10000µm/±25000µm
• 樣品載荷：10mN … 3N，可變，可調(diào)制（選配）
• 測試模式：單樣品/雙樣品，樣品長度自動(dòng)檢測
• 支架類型：氧化鋁、熔融石英、石墨
• 測試氣氛：真空、氧化、還原、惰性
• 樣品形態(tài)：固體、液體、粉末
• 功能：c-DTA®（選配）、譜圖檢索（Identify）（選配）、速率控制燒結(jié)（RCS）（選配）
• 的Nanoeye位移傳感及載荷控制技術(shù)
• 的Multitouch技術(shù)
超高溫版本
溫度 2800°C
最寬廣的溫度范圍
我們提供兩種不同的石墨爐體，溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復(fù)合材料等的熱膨脹，適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他研究領(lǐng)域。
通過適配器，可將石墨爐體替換成標(biāo)準(zhǔn)爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過來配置：配備了標(biāo)準(zhǔn)爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續(xù)也可改裝使用超高溫爐體。
高溫計(jì)，可在溫度下進(jìn)行檢測
由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應(yīng)，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計(jì)、以光學(xué)方式進(jìn)行檢測的，可從室溫一直檢測到溫度。
溫度 2800°C
最寬廣的溫度范圍
我們提供兩種不同的石墨爐體，溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復(fù)合材料等的熱膨脹，適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他研究領(lǐng)域。
通過適配器，可將石墨爐體替換成標(biāo)準(zhǔn)爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過來配置：配備了標(biāo)準(zhǔn)爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續(xù)也可改裝使用超高溫爐體。
高溫計(jì)，可在溫度下進(jìn)行檢測
由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應(yīng)，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計(jì)、以光學(xué)方式進(jìn)行檢測的，可從室溫一直檢測到溫度。
精心設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)
儀器擁有精心設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)，可以對流經(jīng)測量系統(tǒng)的冷卻水與吹掃氣流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
可變的氣氛
DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護(hù)套管（玻璃碳或氧化鋁材質(zhì)）進(jìn)行隔離，因此可以對樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護(hù)套管（溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛。
儀器可以配備 AutoVac 系統(tǒng)，對樣品室進(jìn)行抽真空與充填，再加上內(nèi)置的對高溫計(jì)窗口的吹掃功能，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進(jìn)行直接切換。
儀器擁有精心設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)，可以對流經(jīng)測量系統(tǒng)的冷卻水與吹掃氣流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
可變的氣氛
DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護(hù)套管（玻璃碳或氧化鋁材質(zhì)）進(jìn)行隔離，因此可以對樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護(hù)套管（溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛。
儀器可以配備 AutoVac 系統(tǒng)，對樣品室進(jìn)行抽真空與充填，再加上內(nèi)置的對高溫計(jì)窗口的吹掃功能，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進(jìn)行直接切換。
DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應(yīng)用實(shí)例
碳纖維增強(qiáng)碳材料的熱膨脹
本例測試的復(fù)合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構(gòu)成。它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。最初，這種材料僅應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。目前，它也被廣泛應(yīng)用于鍋爐設(shè)備制造、中空玻璃和半導(dǎo)體等行業(yè)中。
C/C 材料的熱膨脹系數(shù)取決于其纖維結(jié)構(gòu)。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線），兩條曲線都展現(xiàn)出纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達(dá)到最小尺寸，隨后膨脹。
在 2000°C 時(shí)， 45 度纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0%）及對應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10-6 1/K（黑線），而平行纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0 %）及對應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10-6 1/K，前者僅比后者高 7%，這說明材料性能對空間取向的依賴度不高。
本例測試的復(fù)合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構(gòu)成。它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。最初，這種材料僅應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。目前，它也被廣泛應(yīng)用于鍋爐設(shè)備制造、中空玻璃和半導(dǎo)體等行業(yè)中。
C/C 材料的熱膨脹系數(shù)取決于其纖維結(jié)構(gòu)。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線），兩條曲線都展現(xiàn)出纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達(dá)到最小尺寸，隨后膨脹。
在 2000°C 時(shí)， 45 度纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0%）及對應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10-6 1/K（黑線），而平行纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0 %）及對應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10-6 1/K，前者僅比后者高 7%，這說明材料性能對空間取向的依賴度不高。
分別沿纖維排列方向（紅色）和 45 度纖維方向（黑色）取樣，對比不同方向 C/C 材料的膨脹性能。
升溫速率：5K/min，He 氣氛，恒定接觸力：225mN，石墨樣品支架。
圖示為相對長度變化曲線（實(shí)線）和以 20 度為參考溫度的平均熱膨脹系數(shù)曲線（m.CTE）（虛線）。
升溫速率：5K/min，He 氣氛，恒定接觸力：225mN，石墨樣品支架。
圖示為相對長度變化曲線（實(shí)線）和以 20 度為參考溫度的平均熱膨脹系數(shù)曲線（m.CTE）（虛線）。
鋁合金樣品室溫到熔融過程體膨脹測量
本測試對鋁基合金在加熱過程中的行為進(jìn)行研究。圖中所示為體膨脹曲線（dV/V0，黑線）和密度改變曲線（紅線），兩者均可基于測量得到的熱膨脹數(shù)據(jù)，在 Proteus® 軟件中計(jì)算獲得。
鋁合金在經(jīng)過一段線膨脹過程后在 559°C（c-DTA 的外推起始溫度，藍(lán)色虛線）開始融化，須有特殊容器才能進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。
在熔融過程中樣品會(huì)有明顯膨脹，此時(shí)兩相區(qū)同時(shí)存在液態(tài)和固態(tài)，溫度高于 622°C 時(shí)，樣品熔融，在體積增大的同時(shí)，樣品的密度最終減小 10%（從 2.66 g/cm3 變?yōu)?2.40 g/cm3）。
從 c-DTA 曲線（藍(lán)色）可以明顯看出在熔融過程中有吸熱效應(yīng)。
鋁基合金的熱行為。
升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架，氧化鋁容器。
圖示為體積膨脹曲線（黑色實(shí)線），計(jì)算所得密度曲線（紅色實(shí)線），c-DTA曲線（藍(lán)色虛線）
升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架，氧化鋁容器。
圖示為體積膨脹曲線（黑色實(shí)線），計(jì)算所得密度曲線（紅色實(shí)線），c-DTA曲線（藍(lán)色虛線）
鎢的熱膨脹 - 無氧化腐蝕下的高溫測試
鎢是一種易氧化的金屬，但是基于 Expedis Supreme 的真空設(shè)計(jì)并結(jié)合 OTS® 系統(tǒng)，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實(shí)的膨脹行為，測量時(shí)不需要還原性氣氛來抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時(shí)樣品顏色會(huì)改變）。
實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10-8 1/K。理論值為 5.129×10-6 1/K（來自NIST標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表）。
鎢是一種易氧化的金屬，但是基于 Expedis Supreme 的真空設(shè)計(jì)并結(jié)合 OTS® 系統(tǒng)，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實(shí)的膨脹行為，測量時(shí)不需要還原性氣氛來抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時(shí)樣品顏色會(huì)改變）。
實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10-8 1/K。理論值為 5.129×10-6 1/K（來自NIST標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表）。
鎢的熱膨脹曲線。
樣品長度：25.00mm，升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架。
圖示為樣品的長度變化（黑色實(shí)線），理論值曲線（紅色虛線，NIST標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表）
樣品長度：25.00mm，升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架。
圖示為樣品的長度變化（黑色實(shí)線），理論值曲線（紅色虛線，NIST標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表）
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