Dilatométrie
Dilatométrie
La dilatométrie (DIL) est une technique qui consiste à mesurer la variation dimensionnelle d’une substance soumise à une charge négligeable (par exemple, mesure de l’expansion ou du retrait) en fonction de la température, alors que la substance est soumise à un programme de température contrôlée dans une atmosphère spécifiée.
Un échantillon rouge dans un dilatomètre
Les résultats suivants peuvent être obtenus par dilatométrie :
- détermination du coefficient de dilatation thermique (CTE)
- dilatation thermique linéaire (ΔL)
- températures de frittage et étapes de frittage
- détermination de la transition vitreuse (Tg)
- changements de phase
- optimisation des processus de combustion
- les changements de volume
- Frittage à débit contrôlé (RCS)
- décomposition
- changement de densité
Le coefficient de dilatation linéaire – CTE
Le coefficient de dilatation linéaire est considéré comme la propriété du changement de longueur.
L’échantillon est placé sur un porte-échantillon dans le four.
Une tige de poussée fabriquée dans le même matériau que le porte-échantillon (verre de quartz, oxyde d’aluminium) transmet la dilatation thermique de l’échantillon à un capteur de déplacement qui mesure le déplacement.
Le déplacement est mesuré de manière analogique ou numérique.
Les dimensions géométriques des matériaux varient en fonction des changements de température.
Ce phénomène peut être décrit par les éléments suivants coefficient de dilatation thermique linéaire (CTE):
CTE linéaire = ΔL-1/ΔT-1/L
ΔL représente le changement de longueur, qui est causé par un changement de température (ΔT) dans la longueur (L) de l’échantillon.
Le capteur de déplacement est solidement fixé à la référence.
Étant donné que la référence et la tige de poussée sont étendues de la même manière pendant le chauffage, l’expansion de l’échantillon est mesurée par rapport au matériau de la référence.
L’extension thermique réelle de l’échantillon est alors égale à la valeur mesurée par le transducteur de déplacement plus l’expansion d’un morceau de matériau de référence de la même longueur que l’échantillon.
Dilatométrie optique
La dilatométrie optique permet d’étudier les processus de frittage et la dilatation linéaire thermique, en particulier pour les matériaux anisotropes et fragiles ainsi que pour les échantillons à géométrie complexe. La détermination thermomécanique sans contact permet également de déterminer le point de ramollissement et les températures de fusion des matériaux.
Comment fonctionne la dilatométrie optique dans un appareil de mesure ?
Dans l’analyse thermo-optique avec un dilatomètre équipé d’une caméra, l’échantillon est irradié par la lumière d’un côté et les ombres sont enregistrées de l’autre côté. Sur la base des données obtenues, un ordinateur calcule le changement de longueur de l’échantillon.
Dilatométrie optique – image monochrome prise au cours d’un processus de chauffage
Les normes suivantes se rapportent à cette méthode :
ASTM E831 – Méthode d’essai standard pour la dilatation thermique linéaire des matériaux solides par analyse thermomécanique.
ASTM D696 – Cette méthode d’essai couvre la détermination du coefficient de dilatation thermique linéaire pour les matériaux plastiques ayant des coefficients de dilatation supérieurs à 1 µm/(m.°C) à l’aide d’un dilatomètre en silice vitreuse.
ASTM E228 – Méthode d’essai standard pour la dilatation thermique linéaire des matériaux solides à l’aide d’un dilatomètre à tige poussante.
