Strona: Pracownia analizy cieplnej / Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego

 Pracownia analizy cieplnej (P7)  posiada na wyposażeniu:

• STA 449 F1 Jupiter firmy Netzsch jest urządzeniem umożliwiającym szeroką analizę cieplną od badań minerałów, substancji nieorganicznych, metali i stopów, ceramiki, polimerów, po badania farmaceutyków, żywności i materiałów biologicznych. STA 449 F1 Jupiter umożliwia kompleksowe badanie stabilności termicznej, kompozycji materiałów, przemian fazowych oraz procesów rozkładu materiałów. W skład metod wykorzystywanych w pomiarach STA wchodzą: analiza termograwimetryczna (TGA), różnicowa analiza termiczna (DTA), różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC). Natomiast przy zastosowaniu metody porównawczej krzywych DSC szafiru i badanej próbki można dodatkowo wyznaczyć ciepło właściwe badanego materiału w oparciu o normy ASTM E 1269 i DIN 51 007. Dodatkowo urządzenie wyposażone jest w analizator wydzielanych gazów (EGA) to jedna z najbardziej precyzyjnych i kompleksowych metod do określania właściwości termicznych substancji organicznych, nieorganicznych cieczy oraz ciał stałych. Technika ta pozwala m.in. na szczegółową charakterystykę mechanizmów procesów chemicznych, zachodzących w badanej próbce podczas jej grzania.

      Dane techniczne:

• Zakres temperatur 25÷1650°C
• Zakres ważenia: 0÷35 g
• Rozdzielczość: 1 μg (w całym zakresie)
• Dokładność kalorymetryczna ±3%
• Poziom szumów RMS dla trybu DSC nie większy niż 10 μW
• Czułość kalorymetryczna w trybie DSC co najmniej 1 μW
• Powtarzalność linii bazowej dla trybu DSC nie gorsza niż ±1 mW
• Liniowość linii bazowej dla trybu DSC nie gorsza niż ±2,5 mW
• Układ jest wyposażony w zautomatyzowany system próżniowy
• Możliwość szybkiej wymiany przez użytkownika nośników próbek (TG-DTA, TG, TG-DSC) w zależności od zadań pomiarowych
• Szybkość grzania w zakresie od 0,01 do 50 K/min
• Analizator jest wyposażony w zestaw do pomiaru ciepła właściwego (wzorce kalibracyjne cp, oprogramowanie).
• Analizator EGA - podgrzewana komora gazowa: max 200°C, Detektor: DLaTGS, zakres spektrum FT-IR: 6000 cm^-1 do 500 cm^-1, Okienka celi gazowej wykonane z ZnSe

• Dylatometr Dil 402C firmy Netzsch jest urządzeniem na którym można wykonywać badania, których celem jest wyznaczenie w badanym metalu lub jego stopie, jak również w materiale ceramicznym i polimerowym, na podstawie zarejestrowanych zmian długości próbki poddanej założonym zabiegom cieplnym, początku i końca przemian fazowych, wyznaczenie współczynników cieplnej rozszerzalności liniowej lub określenie procesów zachodzących podczas rozmaitych zabiegów obróbki cieplnej przez naśladowanie tych zabiegów w dylatometrze DIL 402C zarówno w dowolnych atmosferach statycznych jak i dynamicznych oraz próżni.

      Dane techniczne:

• zakres pomiarowy dylatometru: ± 500 / 5000 μm,
• Δl rozdzielczość: 0,125 nm / 1,25 nm,
• zakres siły docisku popychacza do próbki od 15 do 45 cN,
• uchwyt próbki i specjalne podstawki pod próbki wykonane z Al2O3,
• maksymalne wymiary badanych próbek: Ø 12 mm, długość do 25 mm,
• możliwość dokonywania pomiarów w statycznej lub dynamicznej atmosferze lub w próżni,
• możliwość dokonywania pomiarów w zakresie temperatur od 20 do 1600°C,
• dylatometr z poziomo pracującym popychaczem,
• programowanie cyklów pomiarowych (składających się nawet z 245 etapów).
• dylatometr wyposażony jest specjalne tygielki do pomiaru past lub proszków,

• LFA 427 firmy Netzsch jest jednym z najbardziej precyzyjnych oraz wszechstronnych instrumentów stosowanych w Laserowej Metodzie Impulsowej. Urządzenie to pozwala na badanie ważnych parametrów termofizycznych materiałów tj. przewodnictwo cieplne i dyfuzyjność cieplna które są niezbędne przy opisie zjawisk transportu ciepła analizowanych materiałów. LFA 427 dla wyznaczenia przewodnictwa cieplnego wykorzystuje metodę polegającą na pomiarze dyfuzyjności cieplnej, ciepła właściwego i gęstości w funkcji temperatury, a następnie wyznaczenie przewodnictwa cieplnego z tych danych. Laserowa metoda impulsowa zapewnia bez kontaktowy pomiar dyfuzyjności cieplnej poprzez detektor IR, pomiary dyfuzyjności cieplnej w zakresie: 0.01 - 1000 mm²/s, pomiary przewodnictwa cieplnego 0.1 - 2000 W/mK, zakres temperatury: 20 - 2000°C, atmosfera argon. Wymiary próbek: walcowe: średnica 12.6 mm, wysokość od 0.1 do 6 mm, prostopadłościenne: przekrój 10 x 10 mm, wysokość 0.1 do 6 mm. Urządzenie umożliwia pomiar ciepła właściwego.

       Dane techniczne:

• Przedział temperaturowy pomiaru: 18°C - 2000°C
• Szybkość grzania / chłodzenia: 0.01 K/min - 50 K/min
• Moc lasera: 20 J/puls (możliwością regulacji mocy i długości pulsu)
• Bezkontaktowy pomiar wzrostu temperatury poprzez detektor IR
• Przedział pomiarowy dyfuzyjności cieplnej: 0,01 mm2/s - 1000 mm2/s
• Przedział pomiarowy przewodnictwa cieplnego: 0,1 W/mK - 2000 W/mK
• Nośnik próbek: Al₂O₃, grafit
• Atmosfera: Argon
• próbki okrągłe: średnica: 12,5 mm, grubość: 0,1 mm - 6 mm

• Piknometru gazowego AccuPyc 1330 firmy Micromeritics umożliwia pomiary gęstości właściwej (rzeczywistej) ciał stałych. Pomiary prowadzane są w atmosferze helu. Zastosowanie helu umożliwia analizę ciał porowatych oraz o wysoce rozbudowanej powierzchni. W piknometrze gazowym AccuPyc 1330 można analizować ciała stałe lite, porowate oraz proszki. Jest to badanie nie niszczące próbki.

      Dane techniczne:

• ciśnienie napełniania komory pomiarowej helem: 19,5 psig
• dokładność pomiaru: 0,03%
• powtarzalność pomiaru: ±0,01%

• Piknometr quasi-cieczowego GeoPyc 1360 firmy Micromeritics umożliwia pomiary gęstości objętościowej (pozornej) ciał stałych. W aparacie przeprowadza się precyzyjny pomiar objętości próbki. Pomiar ten odbywa się w środowisku quasi-cieczowej substancji DryFloâ. W piknometrze quasi-cieczowym GeoPyc 1360 można analizować ciała stałe o różnych kształtach i wymiarach, również próbki składające się z kilku części (o wymiarach od 2 mm). Jest to badanie nie niszczące próbki. Badania w piknometrze quasi-cieczowym dostarczają takich parametrów próbki jak:

  • gęstość objętościowa (pozorna),
  • objętość,
  • porowatość (po wprowadzeniu wartości gęstości właściwej - rzeczywistej),
  • gęstość nasypowa proszków.

   

• IPS U firmy KAMIKA jest urządzeniem do pomiaru w warunkach laboratoryjnych rozkładu wymiarów cząstek stałych w powietrzu niezależnie od ich właściwości fizycznych i chemicznych. Służy do pomiaru wielkości cząstek wilgotnych i sklejających się od 0.5 μm do 600 μm, odczytu drugiego średniego wymiaru cząstki i określenia współczynnika kształtu,  oznaczenia powierzchni właściwej badanych substancji.

      Dane techniczne:

• zakres pomiarowy: 0,5 - 1000 µm 
• ilość klas pomiarowych: 256
• źródło światła: dioda Infrared 

• Instrument BT-1001 - Właściwości fizyczne substancji proszkowej są jej podstawową cechą. Badanie własności fizycznych proszku ma ważne znaczenie praktyczne w produkcji, przetwórstwie, pakowaniu, transporcie, magazynowaniu, zastosowaniu, itp. Choć właściwości fizyczne substancji proszkowych mają tak wielkie znaczenie praktyczne, ich testowanie to żmudny i długotrwały proces. Ze względu na niską dokładność pomiarów i niestabilność wyników, nie mogą one stanowić czynnika decydującego o pracach projektowych w inżynierii proszkowej. W celu uzyskania naukowych, prostych, szybkich i dokładnych wyników testowania proszków, firma Bettersize Instruments Ltd. opracowała tester właściwości fizycznych substancji proszkowych o nazwie BT-1001. Ten nowy rodzaj przyrządu do testów fizycznych integruje wiele nowoczesnych technik pomiarowych, które powodują, że pomiary właściwości fizycznych są naukowe, inteligentne i dokładne. Pomiary dokonywane przez inteligentny tester BT-1001 to następujące właściwości proszków: kąt załamania, kąt tarcia wewnętrznego (zsypu), współczynnik sypkości i płynności, itd. Instrument charakteryzuje się wysoką inteligencją, wielofunkcyjnością, prostą obsługą, dobrą powtarzalnością wyników, elastycznością warunków pomiarowych oraz zgodnością z szeregiem norm. Dzięki udanemu rozwojowi, instrument zapewnia precyzyjne narzędzia naukowe do pomiaru właściwości fizycznych substancji proszkowych.

• Główne cechy instrumentu BT-1001 

  Nr	Mierzona właściwość	Specyfikacja
  1	Kąt tarcia wewnętrznego (repose angle)	0 – 90º, testowanie metodą obrazowania
  2	Kąt załamania (collapse angle)	0 – 90º, testowanie metodą obrazowania
  3	Kąt różnicowy (difference angle)	0 – 90º, obliczenia automatyczne
  8	Gęstość nasypowa (bulk density)	Metoda stałoobjętościowa lub stałowagowa

• Dobra powtarzalność: (1) Powody dobrej powtarzalności: a) obrazowanie przy pomiarach kąta tarcia wewnętrznego i kąta powierzchni płaskiej wykonywane przy użyciu matryc CCD i precyzyjnych obliczeń wykonywanych przez oprogramowanie; b) częstotliwość wibracji ekranu jest płynnie regulowana, co pozwala na równomierne dozowanie próbki; c) wszystkie procesy testujące są wykonywane automatycznie, co eliminuje możliwość błędu operatora.
• Przykład weryfikacji powtarzalności: powtarzalność powtórnego testu tej samej próbki:

Testowane wielkości i współczynniki mierzone przez instrument BT-1001:

• Kąt tarcia wewnętrznego (repose angle): w stanie równowagi statycznej, kąt ostry między naturalnym stokiem nachylenia a dolną płaszczyzną poziomą substancji proszkowej nazywa się kątem tarcia wewnętrznego (nasypu). Z użyciem drgań elektromagnetycznych, jest on formowany przez substancje proszkowe, które swobodnie spadają na nieruchomą platformę. Kąta tarcia wewnętrznego odzwierciedla bezpośrednio sypkość proszku. Jeśli kąt nasypu jest mniejszy, sypkość jest większa. Jeśli kąt nasypu jest większy, sypkość jest mniejsza. Kąta tarcia wewnętrznego nazywa się również kątem spoczynku lub naturalnym kątem nachylenia.
• Kąt załamania (collapse angle): po zmierzeniu kąta tarcia wewnętrznego, wpłynięcie na usypany proszek siłami zewnętrznymi, spowoduje powstanie zjawiska załamania się jego powierzchni. Kąt ostry pomiędzy stokiem nachyleniem proszku i dolną płaszczyzną poziomą nazywany jest kątem załamania. Jeśli kąt załamania jest mniejszy, sypkość proszku jest lepsza.
• Kąt różnicowy (difference angle): różnica pomiędzy kątem tarcia wewnętrznego i kątem załamania nazywana jest kątem różnicowym. Im różnica większa, tym większy współczynnik rozprysku substancji proszkowej (splash property).
• Gęstość nasypowa (bulk density): określa gęstość proszku w określonym pojemniku, w jego naturalnym stanie usypu.