怎么检测玻璃的成分


怎么检测玻璃的成分  

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高聚物的玻璃化转变温度(Tg)是高聚物自由体积降低到临界值的温度。在此临界温度以下,分子链构象调整的空间不足,整个分子链被冻结。随着温度升高,高聚物膨胀,当温度超过Tg时,分子热运动获得足够的能量,分子链重新获得运动能量和自由空间,从而发生结构和性能的突变。玻璃化转变过程伴随着高聚物的体积变化、热效应、力学性质及电磁性质变化等。差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)和热膨胀仪(DIL)都属于热分析仪器,都可以用来表征玻璃化转变过程。

金属玻璃与传统金属合金在化学成分上相似,但在结构上有着显著的不同。传统的晶态合金原子排列有序,而金属玻璃的原子则呈现出短程有序、长程无序的特点。金属玻璃由无方向性金属键组成,相比高聚物更为简单。它具备局域团簇和缺陷(自由体积),在中程范围内有一定的有序性。随着温度升高,这些局域原子会产生流动,当大量局域原子流动时,玻璃态转变为流体态,金属玻璃同样具有玻璃化转变过程,也可以使用相应的测试手段来表征其Tg。

为了更深入地研究金属玻璃的特性,我们选择了两种结构不同的金属玻璃进行研究。采用多种热力学测试方法来表征其玻璃化转变及结晶过程。试验选用Zr基两种金属玻璃为研究对象,通过高频感应加热等方法制备成不同形态的试样。采用X射线衍射仪测试试样的相结构,DSC、DMA和DIL等仪器测试其热性能、动态热力学性能等。

试验结果显示,两种试样的XRD测试结果均为非晶态结构。DSC热流曲线显示出明显的玻璃化转变和结晶峰,进一步证实了合金的非晶态特性。随着温度升高,合金发生热膨胀,当达到Tg时,进入流体态,合金急剧膨胀。对于Zr基合金,存在两步结晶现象,对应两个结晶温度Tm和Tx。

综合分析表明,DSC、DIL和DMA法都可以表征金属玻璃的热力学参数。但三种测试方法得到的结果存在一定差异。DSC测试热效应变化最为灵敏,试样和温度计直接接触,感应最快,测得的热力学温度最低。DIL测试玻璃化转变的灵敏度较小,对于某些合金,玻璃化转变对应的体积膨胀不明显,无法从DIL曲线上明确界定玻璃化转变过程。DMA法通过内耗的变化来反映热力学参数,在动态载荷作用下,试样内部原子的移动与外部振动载荷不同步,产生内耗。当试样发生玻璃化转变或结晶时,内耗急剧增大。

对于送检的滚子出现开裂问题,经过分析发现,滚子的内部存在发纹缺陷。在渗碳淬火及二次淬火过程中,由于特殊的热处理工艺和较大的应力产生,导致发纹扩展,最终造成滚子的开裂。对于这种情况,建议选用高级优质钢,加强原材料检验,以避免在热处理过程中产生内部裂纹。

对于大尺寸、热处理工艺复杂的滚子,需要格外注意其材料和制造过程的质量控制,以确保其性能和安全性。

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