Dilatometría
Dilatometría
La dilatometría (DIL) es una técnica en la que se mide el cambio dimensional de una sustancia sometida a una carga despreciable (por ejemplo, medición de la expansión o medición de la contracción) en función de la temperatura, mientras la sustancia se somete a un programa de temperatura controlada en una atmósfera especificada.
Una muestra roja en un dilatómetro
Los siguientes resultados de medición pueden obtenerse por Dilatometría:
- determinación del coeficiente de dilatación térmica (CTE)
- dilatación térmica lineal (ΔL)
- temperaturas de sinterización y etapas de sinterización
- determinación de la transición vítrea (Tg)
- cambios de fase
- optimización de los procesos de combustión
- cambios de volumen
- Sinterización de velocidad controlada (RCS)
- descomposición
- cambio de densidad
El coeficiente de dilatación lineal – CTE
El coeficiente de dilatación lineal se toma como propiedad para el cambio de longitud.
La muestra se coloca en un portamuestras en el horno.
Una varilla de empuje del mismo material que el portamuestras (cristal de cuarzo, óxido de aluminio) transmite la dilatación térmica de la muestra a un transductor de desplazamiento que mide el desplazamiento.
El desplazamiento se mide analógica o digitalmente.
Las dimensiones geométricas de los materiales varían con los cambios de temperatura.
Esto puede describirse con el coeficiente lineal de dilatación térmica (CTE):
CTE lineal = ΔL-1/ΔT-1/L
ΔL representa el cambio de longitud, provocado por un cambio de temperatura (ΔT) en la longitud (L) de la muestra
El transductor de desplazamiento está firmemente sujeto a la referencia.
Como la referencia y la varilla de empuje también se extienden del mismo modo durante el calentamiento, la expansión de la muestra se mide en relación con el material de la referencia.
La extensión térmica real de la muestra es entonces igual al valor medido por el transductor de desplazamiento más la expansión de un trozo de material de referencia de la misma longitud que la muestra.
Dilatometría óptica
La dilatometría óptica permite investigar los procesos de sinterización y la expansión lineal térmica, especialmente de materiales anisótropos y frágiles, así como de muestras con geometrías complicadas. En la determinación termomecánica sin contacto, también se pueden determinar el punto de reblandecimiento y las temperaturas de fusión de los materiales.
¿Cómo funciona la dilatometría óptica en un aparato de medida?
En el análisis termo-óptico con un dilatómetro equipado con una cámara, la muestra se irradia con luz desde un lado y las sombras se registran en el otro lado. A partir de los datos obtenidos, un ordenador calcula el cambio de longitud de la muestra.
Dilatometría óptica – imagen monocroma tomada durante un proceso de calentamiento
Las siguientes normas se refieren a este método:
ASTM E831 – Método de prueba estándar para la expansión térmica lineal de materiales sólidos mediante análisis termomecánico.
ASTM D696 – Este método de ensayo cubre la determinación del coeficiente de dilatación térmica lineal para materiales plásticos con coeficientes de dilatación superiores a 1 µm/(m.°C) mediante el uso de un dilatómetro de sílice vítrea.
ASTM E228 – Método de prueba estándar para la expansión térmica lineal de materiales sólidos con un dilatómetro de varilla de empuje.
