Um Phasenübergänge in Materialien zu bestimmen kann ein Dilatometer verwendet werden, da eine Phasenänderung auch mit einer Änderung der Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) des Materials einhergeht. Die Temperatur, bei der sich der CTE ändert, wird als Phasenumwandlungstemperatur bezeichnet. Zusätzlich zur Messung des CTE ermöglicht ein Dilatometer vom Typ TMA (Thermomechanische Analyse) die Messung der mechanischen Eigenschaften. Es kann auch verwendet werden, um Phasenänderungen zu identifizieren, da sich auch mechanische Eigenschaften, wie der Elastizitätsmodul, bei Phasenübergängen ändern.
Das Abschreckdilatometer Linseis L78 wird üblicherweise zur Messung der Phasenumwandlungstemperaturen (Austenit, Ferrit, Martensit, Perlit, Baindt usw.) in Stählen verwendet. Diese Art von Schubstangen-Dilatometer hilft bei der Simulation von Herstellungsmethoden wie einer Salzbad-Wärmebehandlung, Abschrecken im Ölbad usw.
Diese Umwandlungstemperaturen verschieben sich in Abhängigkeit von den Heiz- und Abkühlraten. Für einige Phasenübergänge sind hohe Heiz- und Abkühlraten erforderlich. Diese Geschwindigkeit wird durch eine Induktionsheizung und eine Induktionsspule mit einer Gaskühlwendel erzeugt. Eine Probe kann z.B. innerhalb von weniger als 30 Sekunden auf 1000 °C erhitzt und auf Raumtemperatur abgeschreckt werden.
Mit der Deformationserweiterung kann eine Axialkraft auf die Probe ausgeübt werden, um dadurch Spannungshärtungsprozesse zu simulieren. Mit diesem Dilatometer können Forschende CCT- und TTT-Diagramme erstellen und neue Metallzusammensetzungen entwickeln. Diese Diagramme helfen bei der Optimierung von Verarbeitungsprozessen, die verwendet werden können, um eine gewünschte Mehrphasenzusammensetzung in einer Metalllegierung zu erzielen, die ihr einzigartige mechanische Eigenschaften verleiht.
Die Glasübergangstemperatur Tg kann für nichtkristalline Materialien wie Gläser oder Polymere unter Verwendung eines Dilatometers gemessen werden. Die Temperatur markiert den Punkt, an dem molekulare Bewegungen stark zunehmen und die Umwandlung des Materials von einem festen in einen gummiartigen, viskoelastischen Zustand beginnt. Bei der Glasübergangstemperatur steigt der CTE an und kann als Steigungsänderung in der Ausdehnungskurve erfasst werden. Wenn die Probe weiter erhitzt wird, erreicht die Expansionskurve am Erweichungspunkt ein Maximum. Danach nimmt die Viskosität ab und die Probe beginnt zu fließen. Eine TMA kann auch die Abnahme des Elastizitätsmoduls verwenden, um Tg zu bestimmen.
Linseis-Dilatometer sind mit einer Erweichungspunkterkennung ausgestattet, die die Ofenheizung automatisch stoppt, sobald der Erweichungspunkt erreicht ist. Dies hilft zu vermeiden, dass Materialien im Instrument schmelzen und das Messsystem zerstören.
