热机械剖析仪原理简介

  热机械剖析是在程序控温非振荡负载下(形变方式有胀大、紧缩、针入、拉伸或曲折等不同方式)，丈量试样形变与温度联系的技能，运用这种技能丈量的仪器便是热机械剖析仪。

  热机械剖析是在程序控温非振荡负载下(形变方式有胀大、紧缩、针入、拉伸或曲折等不同方式)，丈量试样形变与温度联系的技能，运用这种技能丈量的仪器便是热机械剖析仪(Thermomechanical analyzer-TMA)。

  热机械剖析仪的结构如图所示。试样探头上下笔直移动，探头上的负载由力发生器发生，探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑，经过加马力马达对试样施加载荷，位移传感器丈量探头的方位。探头直接放置于试样上，或许放置于试样上的石英圆片上;丈量试样温度的热电偶置于试样下。

  1.气体出口旋塞;2.螺纹夹;3.炉体加热块;4.水冷炉体加套;5.试样支架;6.炉温传感器;7.试样温度传感器;8.反响气体毛细管;9.丈量探头;10.垫圈;11.恒温丈量池;12.力发生器;13.位移传感器(LVDT);14.曲折轴承;15.校对砝码;16.维护气进口;17.反响气进口;18.线.试样

  TMA的核心部件是LVDT位移传感器，LVDT(Linear Variable Differential Transformer)是线性可变差动变压器缩写,归于直线位移传感器。LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成。初级线圈、次级线圈散布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自在移动的杆状衔铁。当衔铁处于中心方位时，两个次级线圈发生的感应电动势持平，这样输出电压为0;当衔铁在线圈内部移动并违背中心方位时，两个线圈发生的感应电动势不等，有电压输出，其电压巨细取决于位移量的巨细。为了更好的进步传感器的灵敏度，改进传感器的线性度、增大传感器的线性规模，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁心的位移量成线性联系。线圈体系内的铁磁芯与丈量探头衔接，发生与位移成正比的电信号。电磁线性马达可消除部件的重力，保证探头传输期望的力至试样。运用的力一般为0~1N。

  双面平行的试样上掩盖一片石英玻璃圆片，以使紧缩应力均匀散布。胀大测验时，作用在圆柱体试样上力仅发生很小的紧缩应力。

  这种方式一般用来测定试样在负载下软化或形变开端的温度。一般用球点探头作针入测验，开端时球点探头仅与试样上的很小面积触摸，加热时假如试样软化，则探头逐步深化试样，触摸面积增大，构成球星凹痕，导致测验过程中紧缩应力下降。

  这种方式很适合在紧缩方式中不会出现可丈量形变的硬资料如纤维增强塑料或金属。

  测定玻璃化改变温度是TMA最常进行的测验之一。在玻璃化改变处，因为热线胀系数增大，导致胀大丈量曲线斜率显着增大。经过外推两段具有不一样斜率热胀大系数曲线所得到的焦点，即为玻璃化改变温度。

  假如选用振荡负载，即负载呈周期性改变，则称为动态负载热机械剖析(dynamic load thermomechanical analysis-DLTMA)，该方式为TMA的扩展功用，可丈量试样的杨氏模量。假如能保证在测验过程中施加在整个试样上的机械应力相同，就可由DLTMA曲线测定杨氏模量(弹性模量)。

  从原理上来说，DLTMA曲线类似于DMA曲线，傅里叶剖析可得到应力应变之间的联系，可将复合模量分红储能模量和损耗模量。但是因为若干原因，这些核算并不精确，特别是用曲折方式。因而，若想测定储能模量和损耗模量，最好用动态热机械剖析DMA。