D4 Thermoanalyse und Dilatometrie

Thema

Die Überwachung der Schrumpfung, der thermischen Ausdehnung und der Phasenumwandlungen einer Keramik bei Temperaturänderungen – das Ziel dieses Modells – erfolgt mithilfe zweier unterschiedlicher Verfahren. Da jedes Verfahren einen anderen Aspekt dieser Temperaturänderung erfasst, decken sie gemeinsam sowohl die Dimensionsänderungen der Keramik als auch ihre internen Phasenumwandlungen ab.

Die Dilatometrie erfasst experimentell die Dimensionsänderungen der Keramik mit der Temperatur: sowohl ihre thermische Ausdehnung, die durch die bereits im thermischen Analysemodell für Metalle etablierte lineare thermische Ausdehnung charakterisiert ist, als auch die Schrumpfung, die sie beim Sintern erfährt. Da die Dilatometrie in Echtzeit aufzeichnet, wie stark sich das Werkstück bei Temperaturänderungen zusammenzieht oder ausdehnt, wird diese Schrumpfung während des Sinterns experimentell Schritt für Schritt überwacht.

Die Differenzthermoanalyse hingegen erfasst einen anderen Aspekt derselben Temperaturänderung: Sie detektiert die in der Keramik auftretenden Phasenumwandlungen über die Umwandlungsenthalpie, die bereits im thermischen Analysemodell für Metalle etabliert ist und durch Integration des Peaks, den diese Umwandlung in der thermischen Kurve erzeugt, ermittelt wird. Wenn die Phasenumwandlung mehr Energie aufnimmt oder abgibt, ist die Fläche dieses Peaks – und damit die gemessene Umwandlungsenthalpie – größer; nimmt sie weniger Energie auf oder gibt sie weniger ab, ist der Peak und damit auch die Enthalpie kleiner.

Aus diesem Grund liefert dieses Modell, das sowohl die Umwandlungsenthalpie als auch die lineare thermische Ausdehnung aus dem thermischen Analysemodell für Metalle wiederverwendet, auch die experimentelle Charakterisierung der Schrumpfung beim Sintern, die von einem anderen Modell dieser Reihe beschrieben wird: Die Dilatometrie erfasst die Schrumpfung in Echtzeit, was bedeutet, dass die Schrumpfung, mit der dieses Modell entwickelt wurde, genau den experimentellen Daten entspricht, die in diese Beschreibung einfließen.

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