热膨胀仪DIL 402 Expedis Select & Supreme可用于广泛应用于锅炉设备制造、中空玻璃

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 应用实例

碳纤维增强碳材料的热膨胀

本例测试的复合材料由作为基体的纯碳和作为添加剂的碳纤维构成。它具有良好的机械强度和热稳定性。起初，这种材料仅应用于航空航天领域。目前，它也被广泛应用于锅炉设备制造、中空玻璃和半导体等行业中。

C/C 材料的热膨胀系数取决于其纤维结构。本例中，测试了 45 度纤维方向（黑线）和0度纤维方向（红线），两条曲线都展现出纤维增强复合材料的特征行为：在 300-400°C 附近达到*小尺寸，随后膨胀。

在 2000°C 时， 45 度纤维方向样品的相对长度变化（dL/L0%）及对应的平均 CTE 分别为 0.155% 和 0.781×10^-6 1/K（黑线），而平行纤维方向样品的相对长度变化（dL/L0 %）及对应的平均 CTE 分别为 0.144% 和 0.727×10^-6 1/K，前者仅比后者高 7%，这说明材料性能对空间取向的依赖度不高。

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分别沿纤维排列方向（红色）和 45 度纤维方向（黑色）取样，对比不同方向 C/C 材料的膨胀性能。
升温速率：5K/min，He 气氛，恒定接触力：225mN，石墨样品支架。
图示为相对长度变化曲线（实线）和以 20 度为参考温度的平均热膨胀系数曲线（m.CTE）（虚线）。

铝合金样品室温到熔融过程体膨胀测量

本测试对铝基合金在加热过程中的行为进行研究。图中所示为体膨胀曲线（dV/V0，黑线）和密度改变曲线（红线），两者均可基于测量得到的热膨胀数据，在 Proteus^® 软件中计算获得。

铝合金在经过一段线膨胀过程后在 559°C（c-DTA 的外推起始温度，蓝色虚线）开始融化，须有特殊容器才能进行相应实验。

在熔融过程中样品会有明显膨胀，此时两相区同时存在液态和固态，温度高于 622°C 时，样品完全熔融，在体积*大的同时，样品的密度减小 10%（从 2.66 g/cm³ 变为 2.40 g/cm³）。

从 c-DTA 曲线（蓝色）可以明显看出在熔融过程中有吸热效应。

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铝基合金的热行为。
升温速率：5K/min，气氛：He，恒定接触力：250mN，氧化铝样品支架，氧化铝容器。
图示为体积膨胀曲线（黑色实线），计算所得密度曲线（红色实线），c-DTA曲线（蓝色虚线）

钨的热膨胀 - 无氧化腐蚀下的高温测试

钨是一种易氧化的金属，但是基于 Expedis Supreme 的真空设计并结合 OTS^® 系统，样品可以在纯净的He气氛下测试以获得其真实的膨胀行为，测量时不需要还原性气氛来看表面氧化（发生表面氧化时样品颜色会改变）。

实验中，计算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 为 5.143×10^-6 1/K，与理论值仅仅相差 1.4×10^-8 1/K。理论值为 5.129×10^-6 1/K（来自NIST标准数据表）。

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钨的热膨胀曲线。
样品长度：25.00mm，升温速率：5K/min，气氛：He，恒定接触力：250mN，氧化铝样品支架。
图示为样品的长度变化（黑色实线），理论值曲线（红色虚线，NIST标准数据表）

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 相关附件

• 可选配 OTS 附件，保证系统中纯净吹扫气氛

• 多种真空泵，可保证体系纯净气氛，或在真空氛围下测试。

• 低温炉冷却中自动提供氮气保护

• 低温炉空气制冷系统

• 与 QMS 403 Aëolos^® 联用的石英毛细管连接附件及加热适配器

• 样品热电偶保护套管

• 保护容器，用于易污染样品

• 制样设备

仪器特点

高灵活性与测样效率 仪器为双炉体结构，可同时安装两个不同的炉体，覆盖从180℃到2000℃的宽广的温度范围。另一配置方案是配备两个相同的炉体交替使用，再结合双杆样品支架、在双样品模式下进行测试，可以大大地缩短测样周期，提高仪器使用效率。 Expedis Select / Supreme 提供了众多的配置选择：单炉体 / 双炉体，手动 / 马达驱动的炉体操作，单 / 双样品支架，管状 / 杆状样品支架，等等等等。丰富的配置是为了适应各类应用场合。

自动长度测试与 MultiTouch 传统的热膨胀仪通常使用卡尺进行样品原始长度的测量，这可能加大测量结果的不确定性，特别对于柔软的样品。DIL 402 Expedis 可以在测试开始之前，在与测试本身等同的条件（顶杆接触位置、接触力）下自动测量样品的初始长度。 对于可靠的热膨胀测量，样品在样品支架内具有稳定的置放位置相当关键。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用独特的尾式顶样操作，自动将样品的置放位置调至合适。 DIL 402 Expedis 的热电偶位置可以灵活调整，以适应不同的样品长度。通过导向杆，可将热电偶调整至与样品长短相匹配的合适的位置，无需弯曲热电偶。

支持 3 路外接气体；可连接到逸出气体分析 如果使用的是三路质量流量控制器（MFC，选件），气体路径在仪器内部是分开的：保护气先经过测量单元，然后进入样品室，而吹扫气（两路）则直接进入样品室，保护气和吹扫气都通过炉体的出气口排出。 DIL 402 Expedis 仪器炉体为真空密闭设计，配备的 SiC 炉体非常适合通过毛细管与 QMS 或者 FTIR 进行联用，在测试过程中对逸出的杂质、添加剂、有机粘合剂及分解产物进行深入研究分析。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 技术参数

• 温度范围：-180 ... 1600°C（常规，多种炉体可选）；高温版可高达 2800℃

• 炉体数量：单炉体，或双炉体（不同配置）

• 样品数：单样品，或双样品/差示系统（不同配置）

• 升温速率：0.001 ... 50 K/min 或 100 K/min（不同炉体）

• 测量系统：NanoEye

• 样品支架：熔融石英或氧化铝，可自由更换。

• 温度准确度：1 K

• 温度精度：0.1 K

• m.CTE（平均线膨胀系数）重复性：10^-8 1/K

• 测量范围：± 10000 μm / ± 25000 μm

• 分辨率：0.1 nm / 1 nm（全量程）

• 样品长度：0 ... 52mm（自动样品长度测量）

• 负载力模式：恒定力，线性力，步阶力；调制力（可选）

• 负载力范围：10 mN ... 3N

• 气体控制：标配 1 路，可选 3 路或 MFC（质量流量计）

• 气氛：惰性，氧化性，还原性，真空

• 真空密闭设计，可选配全自动真空系统

• 可选冷却系统：Vortex，液氮

• OTS^® 氧吸附系统（选件）

高温版本

高温度 2800°C

宽广的温度范围 我们提供两种不同的石墨炉体，温度分别为 2400°C 与 2800°C，提供了合适的配置以测量金属、合金、陶瓷、复合材料等的热膨胀，适用于如航空航天、新能源、石油/天然气、或其他研究领域。 通过适配器，可将石墨炉体替换成标准炉体，例如 SiC，SiO2，Cu 或不锈钢。也可以反过来配置：配备了标准炉体的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的测量单元在后续也可改装使用高温炉体。 高温计，可在最高温度下进行检测 由于 W-Rh 热电偶在 2000°C 以上可能跟石墨反应，DIL 402 Expedis Supreme HT 的样品温度是使用高性能的高温计、以光学方式进行检测的，可从室温一直检测到高温度。

精心设计系统 仪器拥有精心设计系统，可以对流经测量系统的冷却水与吹扫气流进行实时监控。 可变的气氛 DIL 402 Expedis Supreme HT 的炉体与样品室之间以保护套管（玻璃碳或氧化铝材质）进行隔离，因此可以对样品、以及加热元件使用不同的气氛。在使用氧化铝保护套管（高温度：1680°C）的情况下，甚至可以为样品使用空气气氛。 仪器可以配备 AutoVac 系统，对样品室进行抽真空与充填，再加上内置的对高温计窗口的吹扫功能，可以在氧化性与惰性氛围间进行直接切换。

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注：该产品未在中华人民共和国食品药品监督管理部门申请医疗器械注册和备案，不可用于临床诊断或治疗等相关用途