專利名稱：一種測量非晶態(tài)合金玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非晶合金和熱分析測試技術(shù)兩個領(lǐng)域，具體涉及一種測量非晶 態(tài)合金玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱分析方法。
背景技術(shù)：
非晶合金具有很好的綜合力學(xué)性能和獨特的物理化學(xué)性能，未來應(yīng)用前景
廣闊。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg是衡量合金熱穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一。
目前可通過兩種方法測量Tg: —是基于差示掃描量熱儀(以下簡寫為DSC) 和差熱分析儀(以下簡稱為DTA)的熱分析方法，其原理是利用合金在玻璃化轉(zhuǎn) 變前后熱容的變化，使DSC或DTA曲線上的基線發(fā)生變化，此區(qū)域即對應(yīng)于 合金的玻璃化轉(zhuǎn)變過程。不同合金體系基線的變化程度差別很大，有些合金的 變化程度很小，尤其是部分晶化的合金，很難準(zhǔn)確測量Tg;有些合金在玻璃化 轉(zhuǎn)變前后的直線段很窄，也會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。另一種方法是采用熱膨 脹儀等熱物性測試儀，其原理是利用與體系的自由能變化的一階導(dǎo)數(shù)有關(guān)的參 數(shù)，例如熱膨脹系數(shù)、比熱容等參數(shù)在玻璃化轉(zhuǎn)變前后的明顯變化來確定Tg， 其準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性較好。
目前DSC及DTA熱分析儀的應(yīng)用十分普遍，許多學(xué)校、科研院所，乃至生 產(chǎn)企業(yè)都擁有這類設(shè)備。膨脹儀等熱物性測試儀器功能相對單一，應(yīng)用面窄， 擁有此類儀器的單位很少。測定非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，主要還是依靠 DSC及DTA熱分析儀。因此，開發(fā)一種基于DSC或DTA熱分析儀的、可準(zhǔn) 確測量Tg的新的熱分析方法，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于差示掃描量熱儀(以下簡寫為DSC)或差熱 分析儀(以下簡寫為DTA)的、用于測定非晶態(tài)合金玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱分析方 法。
本發(fā)明提供的方法是利用玻璃化轉(zhuǎn)變過程中，熱流(溫差)變化率一溫度 曲線上的變化比熱流(溫差)一溫度曲線上的明顯的特點，建立熱流(溫差)一溫度 曲線，求得熱流(溫差)變化率一溫度曲線；在該曲線上找出玻璃化轉(zhuǎn)變對應(yīng)的 峰，確定峰的開始溫度(Ti)、峰值溫度(Tp)、終了溫度(Te)，從而確定參考溫度 范圍；在稍寬于上述參考溫度的范圍內(nèi)，用最大斜率法求得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Lg 和Lg。具體步驟如下
1. 采用DSC或DTA熱分析儀建立非晶合金的熱流一溫度曲線。
2. 第l步所得曲線對溫度求導(dǎo)，得到熱流(溫差)變化率一溫度曲線。
3. 在第2步所得的熱流(溫差)變化率一溫度曲線上，找出玻璃化轉(zhuǎn)變所對 應(yīng)的峰，確定峰的開始溫度(T,)、峰值溫度(Tp)、終了溫度(Te)，從而確定 參考溫度范圍為[l]從起始溫度(Ti)到峰值溫度(Tp)， [2]從峰值溫度(Tp) 到終了溫度(Te)。
4. 在熱流(溫差)一溫度曲線上，在稍寬于上述參考溫度范圍[l]內(nèi)(從T,到 T2)，用最大斜率法確定Tlg;在稍寬于上述參考溫度范圍[2]內(nèi)(從L到T4)， 用最大斜率法確定T6g。
所述第3歩所指的開始溫度，是指在曲線下降段(規(guī)定熱流(溫差)一溫度曲 線上的放熱峰向上)最大斜率處的切線與峰開始前的基線的交點對應(yīng)的溫度。
所述第3步所指的終了溫度，是指在曲線上升段(規(guī)定熱流(溫差)一溫度曲 線上的放熱峰向上)最大斜率處的切線與峰結(jié)束后的基線的交點對應(yīng)的溫度。所述第3步所指的峰值溫度，是指在對應(yīng)峰出現(xiàn)的溫度范圍內(nèi)，曲線極值 所對應(yīng)的溫度。
所述第4步所指的溫度范圍[1]，是指在熱流一溫度曲線上，以T!作為起
始點、T2作為終了點的溫度范圍，其中T^Ti，且T廣Ti〈l。C，T2〉Tp，且T2-Tp〈l。C。
所述第4步所指的溫度范圍[2]，是指在熱流一溫度曲線上，以T"乍為起 始點、T4作為終了點的溫度范圍，其中T3<TP ，且TP-T3< 1 。C ， T4>Te ，且T4-Te< 1 。C 。
所述第4步所指的最大斜率法確定L或TBg，是指最大斜率處的切線與玻 璃化轉(zhuǎn)變前或轉(zhuǎn)變后的基線的交點對應(yīng)的溫度。
本方法的優(yōu)點在于①克服了目前所用的普通熱分析方法測試玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度時數(shù)據(jù)分散、重復(fù)性及精確度低的缺點；②采用目前使用相當(dāng)普遍的DSC 或DTA熱分析儀完成此測試工作，比采用膨脹儀等熱物性測試儀的應(yīng)用前景大； ③特別適用于生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測。


圖1是本發(fā)明建立的實施例1的熱分析曲線。 圖2是本發(fā)明建立的實施例2的熱分析曲線。 圖3是本發(fā)明建立的實施例3的熱分析曲線。
具體實施例方式
實施例l:
1.采用非自耗電弧熔煉爐熔煉母合金，采用水冷銅模吸鑄法制備Fe-B-Y-Nb塊 體非晶試樣；
62. 采用差熱分析儀在氮氣氛、20。C/min、 DSC模式的條件下測得步驟1所得試 樣的熱流一溫度曲線，見圖1的a曲線；
3. 步驟2所得的熱流一溫度曲線對溫度求導(dǎo)，得到熱流變化率一溫度曲線，見 圖1的b曲線；
4. 在步驟3所得的熱流變化率一溫度曲線上，找出玻璃化轉(zhuǎn)變所對應(yīng)的峰，確 定峰的開始溫度(Ti)為600.83°C、峰值溫度(Tp)為625.09°C，從而確定參考溫 度范圍[l]為從起始溫度600.83°C (Ti)到峰值溫度625.09。C(Tp);
5. 在熱流一溫度曲線上，在稍寬于上述參考溫度范圍[1]內(nèi)(從T,到T2)，用最 大斜率法確定Tw，結(jié)果為613.41。C，見圖l的a曲線。
實施例2:
1. 采用非自耗電弧熔煉爐熔煉母合金，采用水冷銅模吸鑄法制備Fe-B-Y-Nb 塊體非晶試樣；
2. 采用差熱分析儀在氮氣氛、30。C/min、 DSC模式的條件下測得步驟1所得 試樣的熱流一溫度曲線，見圖2的a曲線；
3. 步驟2所得的熱流一溫度曲線對溫度求導(dǎo)，得到熱流變化率一溫度曲線， 見圖2的b曲線；
4. 在步驟3所得的熱流變化率一溫度曲線上，找出玻璃化轉(zhuǎn)變所對應(yīng)的峰， 確定峰的開始溫度(Ti)為604.08°C、峰值溫度(Tp)為633.95°C，從而確 定參考溫度范圍[l]為從起始溫度604.08°C (Ti)到峰值溫度633.95°C (Tp);
5. 在熱流一溫度曲線上，在稍寬于上述參考溫度范圍[1]內(nèi)(從L到T2)，用 最大斜率法確定Tig，結(jié)果為619. 12°C，見圖2的a曲線。
7實施例3:
1. 采用非自耗電弧熔煉爐熔煉母合金，采用水冷銅模吸鑄法制備Fe-B-Y-Nb 塊體非晶試樣；
2. 采用差熱分析儀在氮氣氛、40。C/min、 DSC模式的條件下測得步驟1所得 試樣的熱流一溫度曲線，見圖3的a曲線；
3. 步驟2所得的熱流一溫度曲線對溫度求導(dǎo)，得到熱流變化率一溫度曲線，見 圖3的b曲線；
4. 在步驟3所得的熱流變化率一溫度曲線上，找出玻璃化轉(zhuǎn)變所對應(yīng)的峰，確 定峰的開始溫度(Ti)598.44。C、峰值溫度(Tp)627.36。C，從而確定參考溫度范 圍[l]為從起始溫度598.44°C (Ti)到峰值溫度627.36。C (Tp);
5. 在熱流一溫度曲線上，在稍寬于上述參考溫度范圍[1]內(nèi)(從T,到T2)，用最 大斜率法確定Tig，結(jié)果為613.40。C，見圖3的a曲線。
權(quán)利要求
1. 一種測量非晶態(tài)合金玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱分析方法，其特征在于這種基于差示掃描量熱法(以下簡寫為DSC)或差熱分析(以下簡寫為DTA)的測定方法，采用DSC或DTA熱分析儀建立合金的熱流(溫差)—溫度曲線，進(jìn)而求得熱流(溫差)變化率—溫度曲線，以此求出玻璃化轉(zhuǎn)變的參考溫度范圍，再用最大斜率法確定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tig或Teg；具體步驟如下1)采用DSC或DTA熱分析儀建立非晶合金的熱流—溫度曲線；2)第1步所得曲線對溫度求導(dǎo)，得到熱流(溫差)變化率—溫度曲線；3)在第2步所得的熱流(溫差)變化率—溫度曲線上，找出玻璃化轉(zhuǎn)變所對應(yīng)的峰，確定峰的開始溫度(Ti)、峰值溫度(TP)、終了溫度(Te)，從而確定參考溫度范圍為[1]從起始溫度(Ti)到峰值溫度(TP)，[2]從峰值溫度(TP)到終了溫度(Te)；4)在熱流(溫差)—溫度曲線上，在稍寬于上述參考溫度范圍[1]內(nèi)即從T1到T2，用最大斜率法確定Tig；在稍寬于上述參考溫度范圍[2]內(nèi)即從T3到T4，用最大斜率法確定Teg。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析方法，其特征在于所述第3步所指的開 始溫度，是指在曲線下降段最大斜率處的切線與峰開始前的基線的交點對應(yīng)的溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析方法，其特征在于所述第3步所指的終 了溫度，是指在曲線上升段最大斜率處的切線與峰結(jié)束后的基線的交點對應(yīng)的 溫度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析方法，其特征在于所述第3步所指的峰值溫度，是指在對應(yīng)峰出現(xiàn)的溫度范圍內(nèi)，曲線極值所對應(yīng)的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析方法，其特征在于所述第4步所指的稍 寬于上述參考溫度范圍[l]，是指在熱流一溫度曲線上，以T,作為起始點、T2作為終了點的溫度范圍，其中T卜Ti，且T廣T!〈1。C， T2>Tp，且T2-Tp〈l。C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析方法，其特征在于所述第4步所指的稍 寬于上述參考溫度范圍[2]，是指在熱流一溫度曲線上，以T3作為起始點、T4 作為終了點的溫度范圍，其中T^Tp，且Tp-TfrC， T4>Te， iT4-Te<l°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分析方法，其特征在于所述第4步所指的最 大斜率法確定Ti,或TBS，是指最大斜率處的切線與玻璃化轉(zhuǎn)變前或轉(zhuǎn)變后的基線 的交點對應(yīng)的溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量非晶態(tài)合金玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱分析方法，這種基于差示掃描量熱法(以下簡寫為DSC)或差熱分析(以下簡寫為DTA)的測定方法，采用DSC或DTA熱分析儀建立合金的熱流(溫差)—溫度曲線，進(jìn)而求得熱流(溫差)變化率—溫度曲線，以此求出玻璃化轉(zhuǎn)變的參考溫度范圍，在由參考溫度范圍確定的分析溫度范圍內(nèi)，用最大斜率法確定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_ig或T_eg；本發(fā)明采用DSC或DTA熱分析儀完成此測試，克服了普通DSC或DTA法準(zhǔn)確度和重復(fù)性不好的缺點，遠(yuǎn)比采用膨脹儀等專用儀器的應(yīng)用普遍，特別適用于生產(chǎn)過程的爐前質(zhì)量檢測。
文檔編號G01N25/02GK101504382SQ20091003764
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者盧國輝, 葉小薇, 楊元政, 溫敦古, 謝致薇, 陳先朝 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)