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詳細介紹
耐馳公司新款熱膨脹儀 DIL 402 Expedis Select & Supreme 集成了熱膨脹測量領域的技術，為寬廣應用領域內的專業(yè)級的應用而設計。DIL Expedis 系列的所有型號均基于革命性的 NanoEye 測量系統(tǒng)，在測量范圍與精度兩方面達到了新的高度。
這一儀器是市面上種支持調制力（振蕩型載荷）的水平式膨脹儀，通過這一方式，在熱膨脹儀與熱機械分析儀（TMA）、動態(tài)熱機械分析儀（DMA）之間架起了橋梁。
Supreme 版配置全面、功能強大，Select 版則可靈活升級。這兩個版本為研究開發(fā)、與專業(yè)化的工業(yè)應用量身定做。
這一儀器是市面上種支持調制力（振蕩型載荷）的水平式膨脹儀，通過這一方式，在熱膨脹儀與熱機械分析儀（TMA）、動態(tài)熱機械分析儀（DMA）之間架起了橋梁。
Supreme 版配置全面、功能強大，Select 版則可靈活升級。這兩個版本為研究開發(fā)、與專業(yè)化的工業(yè)應用量身定做。
每一納米均納入計算
量程與分辨率的新的
對于傳統(tǒng)的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實現(xiàn)；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。
新型自反饋光電位移測量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術上的矛盾，能夠同時提供的分辨率、的線性度與無以匹敵的寬廣量程。
量程與分辨率的新的
對于傳統(tǒng)的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實現(xiàn)；如果要得到較大量程，只能犧牲一定的分辨率。
新型自反饋光電位移測量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術上的矛盾，能夠同時提供的分辨率、的線性度與無以匹敵的寬廣量程。
工作原理
在測試過程中，當樣品發(fā)生膨脹時，圖中所有的綠色部分將在線性導軌（圖中藍色部分）的引導下向后移動，并由光學測出相應的長度變化。
在測試過程中，當樣品發(fā)生膨脹時，圖中所有的綠色部分將在線性導軌（圖中藍色部分）的引導下向后移動，并由光學測出相應的長度變化。
儀器特點
的靈活性與測樣效率
儀器為雙爐體結構，可同時安裝兩個不同的爐體，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個相同的爐體交替使用，再結合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進行測試，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率。
Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：單爐體 / 雙爐體，手動 / 馬達驅動的爐體操作，單 / 雙樣品支架，管狀 / 桿狀樣品支架，等等等等。豐富的配置是為了適應各類應用場合。
的靈活性與測樣效率
儀器為雙爐體結構，可同時安裝兩個不同的爐體，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍。另一配置方案是配備兩個相同的爐體交替使用，再結合雙桿樣品支架、在雙樣品模式下進行測試，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率。
Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：單爐體 / 雙爐體，手動 / 馬達驅動的爐體操作，單 / 雙樣品支架，管狀 / 桿狀樣品支架，等等等等。豐富的配置是為了適應各類應用場合。
自動長度測試與 MultiTouch
傳統(tǒng)的熱膨脹儀通常使用卡尺進行樣品原始長度的測量，這可能增大測量結果的不確定性，特別對于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動測量樣品的初始長度。
對于可靠的熱膨脹測量，樣品在樣品支架內具有穩(wěn)定的置放位置相當關鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用的尾式頂樣操作，自動將樣品的置放位置調至。
DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調整，以適應不同的樣品長度。通過導向桿，可將熱電偶調整至與樣品長短相匹配的合適的位置，無需彎曲熱電偶。
傳統(tǒng)的熱膨脹儀通常使用卡尺進行樣品原始長度的測量，這可能增大測量結果的不確定性，特別對于柔軟的樣品。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動測量樣品的初始長度。
對于可靠的熱膨脹測量，樣品在樣品支架內具有穩(wěn)定的置放位置相當關鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用的尾式頂樣操作，自動將樣品的置放位置調至。
DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調整，以適應不同的樣品長度。通過導向桿，可將熱電偶調整至與樣品長短相匹配的合適的位置，無需彎曲熱電偶。
支持 3 路外接氣體；可連接到逸出氣體分析
如果使用的是三路質量流量控制器（MFC，選件），氣體路徑在儀器內部是分開的：保護氣先經(jīng)過測量單元，然后進入樣品室，而吹掃氣（兩路）則直接進入樣品室，保護氣和吹掃氣都通過爐體的出氣口排出。
DIL 402 Expedis 儀器爐體為真空密閉設計，配備的 SiC 爐體非常適合通過毛細管與 QMS 或者 FTIR 進行聯(lián)用，在測試過程中對逸出的雜質、添加劑、有機粘合劑及分解產物進行深入研究分析。
技術參數(shù)：
• 溫度范圍：-180 … 2000°C（不同爐體）
• 靈敏度：1nm/0.1nm
• 量程：±10000µm/±25000µm
• 樣品載荷：10mN … 3N，可變，可調制（選配）
• 測試模式：單樣品/雙樣品，樣品長度自動檢測
• 支架類型：氧化鋁、熔融石英、石墨
• 測試氣氛：真空、氧化、還原、惰性
• 樣品形態(tài)：固體、液體、粉末
• 功能：c-DTA®（選配）、譜圖檢索（Identify）（選配）、速率控制燒結（RCS）（選配）
• 的Nanoeye位移傳感及載荷控制技術
• 的Multitouch技術
如果使用的是三路質量流量控制器（MFC，選件），氣體路徑在儀器內部是分開的：保護氣先經(jīng)過測量單元，然后進入樣品室，而吹掃氣（兩路）則直接進入樣品室，保護氣和吹掃氣都通過爐體的出氣口排出。
DIL 402 Expedis 儀器爐體為真空密閉設計，配備的 SiC 爐體非常適合通過毛細管與 QMS 或者 FTIR 進行聯(lián)用，在測試過程中對逸出的雜質、添加劑、有機粘合劑及分解產物進行深入研究分析。
技術參數(shù)：
• 溫度范圍：-180 … 2000°C（不同爐體）
• 靈敏度：1nm/0.1nm
• 量程：±10000µm/±25000µm
• 樣品載荷：10mN … 3N，可變，可調制（選配）
• 測試模式：單樣品/雙樣品，樣品長度自動檢測
• 支架類型：氧化鋁、熔融石英、石墨
• 測試氣氛：真空、氧化、還原、惰性
• 樣品形態(tài)：固體、液體、粉末
• 功能：c-DTA®（選配）、譜圖檢索（Identify）（選配）、速率控制燒結（RCS）（選配）
• 的Nanoeye位移傳感及載荷控制技術
• 的Multitouch技術
超高溫版本
溫度 2800°C
最寬廣的溫度范圍
我們提供兩種不同的石墨爐體，溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復合材料等的熱膨脹，適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他研究領域。
通過適配器，可將石墨爐體替換成標準爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過來配置：配備了標準爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續(xù)也可改裝使用超高溫爐體。
高溫計，可在溫度下進行檢測
由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計、以光學方式進行檢測的，可從室溫一直檢測到溫度。
溫度 2800°C
最寬廣的溫度范圍
我們提供兩種不同的石墨爐體，溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬、合金、陶瓷、復合材料等的熱膨脹，適用于如航空航天、新能源、石油/天然氣、或其他研究領域。
通過適配器，可將石墨爐體替換成標準爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過來配置：配備了標準爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續(xù)也可改裝使用超高溫爐體。
高溫計，可在溫度下進行檢測
由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計、以光學方式進行檢測的，可從室溫一直檢測到溫度。
精心設計的安全系統(tǒng)
儀器擁有精心設計的安全系統(tǒng)，可以對流經(jīng)測量系統(tǒng)的冷卻水與吹掃氣流進行實時監(jiān)控。
可變的氣氛
DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護套管（玻璃碳或氧化鋁材質）進行隔離，因此可以對樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護套管（溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛。
儀器可以配備 AutoVac 系統(tǒng)，對樣品室進行抽真空與充填，再加上內置的對高溫計窗口的吹掃功能，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進行直接切換。
儀器擁有精心設計的安全系統(tǒng)，可以對流經(jīng)測量系統(tǒng)的冷卻水與吹掃氣流進行實時監(jiān)控。
可變的氣氛
DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護套管（玻璃碳或氧化鋁材質）進行隔離，因此可以對樣品、以及加熱元件使用不同的氣氛。在使用氧化鋁保護套管（溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛。
儀器可以配備 AutoVac 系統(tǒng)，對樣品室進行抽真空與充填，再加上內置的對高溫計窗口的吹掃功能，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進行直接切換。
DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應用實例
碳纖維增強碳材料的熱膨脹
本例測試的復合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構成。它具有良好的機械強度和熱穩(wěn)定性。最初，這種材料僅應用于航空航天領域。目前，它也被廣泛應用于鍋爐設備制造、中空玻璃和半導體等行業(yè)中。
C/C 材料的熱膨脹系數(shù)取決于其纖維結構。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線），兩條曲線都展現(xiàn)出纖維增強復合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達到最小尺寸，隨后膨脹。
在 2000°C 時， 45 度纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0%）及對應的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10-6 1/K（黑線），而平行纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0 %）及對應的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10-6 1/K，前者僅比后者高 7%，這說明材料性能對空間取向的依賴度不高。
本例測試的復合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構成。它具有良好的機械強度和熱穩(wěn)定性。最初，這種材料僅應用于航空航天領域。目前，它也被廣泛應用于鍋爐設備制造、中空玻璃和半導體等行業(yè)中。
C/C 材料的熱膨脹系數(shù)取決于其纖維結構。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線），兩條曲線都展現(xiàn)出纖維增強復合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達到最小尺寸，隨后膨脹。
在 2000°C 時， 45 度纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0%）及對應的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10-6 1/K（黑線），而平行纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0 %）及對應的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10-6 1/K，前者僅比后者高 7%，這說明材料性能對空間取向的依賴度不高。
分別沿纖維排列方向（紅色）和 45 度纖維方向（黑色）取樣，對比不同方向 C/C 材料的膨脹性能。
升溫速率：5K/min，He 氣氛，恒定接觸力：225mN，石墨樣品支架。
圖示為相對長度變化曲線（實線）和以 20 度為參考溫度的平均熱膨脹系數(shù)曲線（m.CTE）（虛線）。
升溫速率：5K/min，He 氣氛，恒定接觸力：225mN，石墨樣品支架。
圖示為相對長度變化曲線（實線）和以 20 度為參考溫度的平均熱膨脹系數(shù)曲線（m.CTE）（虛線）。
鋁合金樣品室溫到熔融過程體膨脹測量
本測試對鋁基合金在加熱過程中的行為進行研究。圖中所示為體膨脹曲線（dV/V0，黑線）和密度改變曲線（紅線），兩者均可基于測量得到的熱膨脹數(shù)據(jù)，在 Proteus® 軟件中計算獲得。
鋁合金在經(jīng)過一段線膨脹過程后在 559°C（c-DTA 的外推起始溫度，藍色虛線）開始融化，須有特殊容器才能進行相應實驗。
在熔融過程中樣品會有明顯膨脹，此時兩相區(qū)同時存在液態(tài)和固態(tài)，溫度高于 622°C 時，樣品熔融，在體積增大的同時，樣品的密度最終減小 10%（從 2.66 g/cm3 變?yōu)?2.40 g/cm3）。
從 c-DTA 曲線（藍色）可以明顯看出在熔融過程中有吸熱效應。
鋁基合金的熱行為。
升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架，氧化鋁容器。
圖示為體積膨脹曲線（黑色實線），計算所得密度曲線（紅色實線），c-DTA曲線（藍色虛線）
升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架，氧化鋁容器。
圖示為體積膨脹曲線（黑色實線），計算所得密度曲線（紅色實線），c-DTA曲線（藍色虛線）
鎢的熱膨脹 - 無氧化腐蝕下的高溫測試
鎢是一種易氧化的金屬，但是基于 Expedis Supreme 的真空設計并結合 OTS® 系統(tǒng)，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實的膨脹行為，測量時不需要還原性氣氛來抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時樣品顏色會改變）。
實驗中，計算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10-8 1/K。理論值為 5.129×10-6 1/K（來自NIST標準數(shù)據(jù)表）。
鎢是一種易氧化的金屬，但是基于 Expedis Supreme 的真空設計并結合 OTS® 系統(tǒng)，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實的膨脹行為，測量時不需要還原性氣氛來抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時樣品顏色會改變）。
實驗中，計算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10-8 1/K。理論值為 5.129×10-6 1/K（來自NIST標準數(shù)據(jù)表）。
鎢的熱膨脹曲線。
樣品長度：25.00mm，升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架。
圖示為樣品的長度變化（黑色實線），理論值曲線（紅色虛線，NIST標準數(shù)據(jù)表）
樣品長度：25.00mm，升溫速率：5K/min，氣氛：He，恒定接觸力：250mN，氧化鋁樣品支架。
圖示為樣品的長度變化（黑色實線），理論值曲線（紅色虛線，NIST標準數(shù)據(jù)表）
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