Der Synchronothermische Analysator (STA) in Kombination mit der Wärmegewichtsanalyse (TG) und der Differential Scanning Quantity Heat (DSC/DTA) Technologie überwacht in Echtzeit die Qualitätsänderungen und die thermischen Effekte von Materialien während der Prozesstemperatur und bietet wichtige Datenunterstützung für die Forschung der Metalloxiddynamik und die Optimierung des Keramiksinterprozesses.

Metalloxidationsverhalten

STA erfasst mit dem TG-Modul genau die Massenannahme von Metallproben in einer hochtemperaturigen oxidativen Umgebung wie Luft oder Sauerstoff und kann die dynamischen Parameter der Oxidationsreaktion in Kombination mit der Erkennung von Oxidationsspitzen durch DSC quantifizieren. Zum Beispiel:

Oxidationsrate-Analyse: Berechnung der Oxidationsgewichtszunahme durch isotherme oder nicht-isotherme TG-Kurven, Arrhenius-Gleichung, Bestimmung der Aktivierungsenergie (Ea) und Reaktionsgrade;

Beurteilung der Oxidfolieneigenschaften: Mehrstufenqualitätsänderungen spiegeln das Wachstum, den Bruch und den Reparaturprozess der Oxidfolie wider, wie die Bildung von Cr₂O3-Schutzfolien in Edelstahl bei 600 bis 900 °C;

Legierungs-Oxidationsmechanismus: Unterscheidung zwischen selektiver Oxidation (z. B. bevorzugte Bildung von Al₂O3) oder gemischtem Oxidationsverhalten durch die Korrespondenz der DSC-Abheizungsspitzenposition mit der TG-Gewichtsstufe.

2. Optimierung des Keramiksinterprozesses

STA-Anwendungen im Sintern von Keramikmaterialien konzentrieren sich auf Phasenwechsel, Verdichtung und Additivwirkungen:

Sinterstartstemperaturbestimmung: DSC-Wärmeabsorptionsspitze (z. B. Hydroxyentfernung) und Wärmeentladungsspitze (Phasenbildung) in Kombination mit TG-Gewichtsverluststufen, um das optimale Sinterfenster zu bestimmen;

Additivwirkungsanalyse: Vergleich der TG-DSC-Kurve von reiner Keramik und Doping-Systemen, um den Einfluss von Brennstoffhilfsmitteln (z. B. MgO, Y2 O3) auf die Temperatur der Flüssigkeitsphaseerzeugung aufzuzeigen;

Verknüpfung des Kontraktionsverhaltens: STA-Daten werden in Verbindung mit einem Thermoexpansiometer (TMA) verwendet, um ein Kupplungsmodell für Massenverlust - Wärmeeffekt - Größenveränderung zu erstellen, um das Design der Sinterkurve zu begleiten.

Technische Vorteile und Fälle

Erweiterung der gemeinsamen Technologie: STA-MS (Massenspektrometrie) zur synchronen Analyse von Gasprodukten (z. B. CO₂, H₂O) im Oxidations- oder Sinterprozess zur Untersuchung der Mechanismen der Zersetzung keramischer Vorläufer;

Praktische Anwendungsfälle: Eine Studie durch STA fand heraus, dass Al₂O₂-ZrO₂-Verbundwerkstoffe bei 1400 °C einen ungewöhnlichen Hitzeausgabespiegel aufweisen, der durch XRD als Quadratphase ZrO₂ in eine einschlägige Schrägphase verwandelt wurde und die Sintertemperatur nach der Optimierung um 50 °C reduziert wurde.

Schlussfolgerungen

STAs hohe Durchfluss- und mehrparametrische synchrone Erkennungsfähigkeit macht es zu einem Kernwerkzeug für die Entwicklung von Metalloxidationsschutzmaterialien und die Optimierung des Keramiksinterprozesses. Die zukünftige Kombination von künstlicher Intelligenz-Datenanalyse mit der Hochdruck-STA-Technologie wird die Präzision der Hochtemperatur-Materialforschung weiter vorantreiben.