材料现代研究方法PPT课件.ppt
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1、材料材料现代研究方法代研究方法材料学院材料学院 杨光光主要参考主要参考书:高家武高家武 主主编,高分子材料近代,高分子材料近代测试技技术,北京航,北京航空航天大学出版社,空航天大学出版社,1994.王富耻主王富耻主编,材料,材料现代分析代分析测试方法,北京理工大方法,北京理工大学出版社,学出版社,2006.1.17.静、静、动态力学力学热分析分析测量物质在静态或动态负荷作用下,力学量随温度的变化按测定时的负荷分类:近于零负荷:热膨胀法(TDA)静态负荷:热机械分析(TMA)振动负荷:动态力学热分析(DMTA)和扭辫分析(TBA)静静态力学力学热分析分析2.17.1静静态力学力学热分析分析17.
2、1.1热膨胀法(TDA)在程序控温下,测量物质在可忽略负荷时的尺寸与温度关系的技术。在仅有自身重力条件下 体积或长度变化 各种类型相变(固1固2)线胀系数、玻璃化转变温度、软化温度、热变形温度1502500膨膨胀或收或收缩3.17.1.1热膨膨胀法法1.线膨胀系数定义:温度升高一度()时,沿试样某一方向上的相对伸长(或收缩)量,测定方法无相变时:T1L1,T2L2;L0L1T1T2的选择:3030(美);室温80(日)040(中)有相变时:连续升温;确定不同温区的线膨胀系数4.17.1.1热膨膨胀法法TDA原理示意图测量试样分子对热能引起的变化的响应;晶体结构、晶格振动及物理和化学状态的改变热
3、膨胀曲线 PS:真空,5/minT/L/mTg=1005.17.1.1热膨膨胀法法2.体膨胀系数定义:温度升高一度()时,试样体积膨胀(或收缩)的相对量,式中:体膨胀系数;V0起始温度下的原始体积;V试样在温差T下的体积变化量 T试验温度差6.17.1.2热机械分析(机械分析(TMA)1.定义:在程序控温下,测量物质在非振动负荷下的形变与温度关系的技术。负荷方式:拉伸、压缩、弯曲、扭转和针入等2.测试原理与线膨胀测量相似,差别在于TMA必须施加或多或少的静态外力;TMA的响应是膨胀行为和粘弹效应的 加和7.17.1.2热机械分析(机械分析(TMA)形变温度曲线测定法(拉伸或收缩热形变试验、切变
4、模量软化温度试验和针入度试验)、定温下的形变(或应力)时间曲线测定法(应力松弛和蠕变试验)3.热机械曲线非晶态无定形线型聚合物的形变温度曲线T/TgTf8.17.2 动态力学力学热分析分析17.2.1定义(ICTAC)动态力学热分析(DMTA):在程序控温下,测量物质在振动负荷下的动态模量和(或)力学损耗与温度关系的技术。扭辫分析(TBA):将试样涂覆于一根丝辫上,在程序控温下,在一种特殊条件下进行测量的动态力学热分析。17.2.2特点:所需试样量少而获得的信息丰富;材料结构分子运动加工与应用动态测量结果9.17.2 动态力学力学热分析分析17.2.3测试原理材料的动态力学行为是指材料在交变应
5、力(或应变)作用下的应变(或应力)响应。以动态剪切为例:对于粘弹性材料 其中:模量是复数,储能模量损耗模量损耗因子10.17.2动态力学力学热分析分析动态力学曲线提供了材料的力学状态、力学性能和多重转变与温度关系等信息。17.2.4 动态力学试验方法按形变模式:拉伸、压缩、扭转、剪切和弯曲等;按振动模式:自由衰减振动、强迫共振、强迫非共振和声波传播等11.自由衰减振自由衰减振动法:法:在扭转力作用下自由振动时振动周期、相邻两振幅间的对数减量及它们与温度的关系。扭摆法:适合于能支撑自身重力的试样;(185250)对数减量:G由曲线求得,与1/P2成正比;A0A1A2Pt12.扭摆式DMA示意图及
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