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日立仪器(上海)有限公司

热机械分析(TMA)的定义

  • A technique in which a deformation of the sample under non-oscillating stress is monitored against time or temperature while the temperature of the sample, in a specified atmosphere, is programmed. The stress may be compression, tension, flexure or torsion.
  • 在一定的环境和温度程序下,通过对样品施加压缩、拉伸、弯曲等的非振动负荷,将其形变作为温度或时间的函数进行测量的方法。

ICTAC以及JIS对热机械分析(TMA)的定义如上所示。TMA是对样品施加非振动载荷的方式测定形变随温度的变化。载荷方式有压缩、拉伸、弯曲等。

热机械分析(TMA)的解释


图1 应力・应变控制TMA的装置结构

上图所示为具有应力・应变控制功能的TMA装置(TMA / SS)的示意图。

将样品置于加热炉内,通过与力发生器和位移传感器相连的探针施加载荷于样品。在样品套管上配置热电偶以测量样品的温度。

通过与力发生器(磁铁和线圈、标准重量砝码等)相连的探针向试料施加载荷,通过加热炉控制样品的温度,测量应力或应变的变化。与此同时,也可以完成以一定的速度控制应力或应变变化的测量。

温度变化时,如果发生样品的热膨胀和软化等变形,探针的位置将发生变化,探针位置的变化量通过位移传感器检出。位移传感器使用LVDT(Linear Variable Differential Transformer : LVDT)。


图2 TMA的探针的种类

根据加载方式,TMA测量时 可选用不同种类的探针。

(a)膨胀、压缩探针:
施加载荷,以测量由样品的热膨胀和转变而引起的形状变化的探针。是使用最广泛的探针。

(b)针入探针:
探针的前端为针状,局部施加载荷,是测量样品的软化点时常用探针。针入探针的顶端直径为1、0.5 mm以及圆锥形可供选用。

(c)拉伸探针:
通常是测量薄膜、纤维状的样品时,通过施加拉伸力,测量样品的热膨胀和热收缩等的探针。

探针的材质 有石英、氧化铝、金属等可选,根据温度范围及用途选择使用。
TMA是测量热膨胀、热收缩、软化点等为主要的测量对象的仪器。近年来的TMA装置还增加了应力、应变、应力松弛、蠕变等测量功能,另外,高温/高湿环境下的TMA测量也成为可能。