重新定义热膨胀仪

耐驰公司新款热膨胀仪 DIL 402 Expedis Classic 集成了热膨胀测量领域的最尖端技术，为宽广应用领域内的专业级的应用而设计。DIL Expedis 系列的所有型号均基于革命性的 NanoEye 测量系统，在测量范围与精度两方面达到了新的高度。

NanoEye 每一纳米均纳入计算 量程与分辨率的新的标杆 对于传统的热膨胀仪，测试量程与分辨率这两个参数很难两全：高分辨率只能在很小的量程中实现；如果要得到较大量程，只能牺牲一定的分辨率。 新型自反馈光电位移测量系统 NanoEye 克服了这一技术上的矛盾，能够同时提供最高的分辨率、完美的线性度与无以匹敌的宽广量程。 工作原理在测试过程中，当样品发生膨胀时，图中所有的绿色部分将在线性导轨（图中蓝色部分）的引导下向后移动，并由光学解码器测出相应的长度变化。

仪器特点

最高的灵活性与测样效率 仪器为双炉体结构，可同时安装两个不同的炉体，覆盖从180℃到2000℃的宽广的温度范围。另一配置方案是配备两个相同的炉体交替使用，再结合双杆样品支架、在双样品模式下进行测试，可以极大地缩短测样周期，提高仪器使用效率。 Expedis Select / Supreme 提供了众多的配置选择：单炉体 / 双炉体，手动 / 马达驱动的炉体操作，单 / 双样品支架，管状 / 杆状样品支架，等等等等。丰富的配置是为了适应各类应用场合。

自动长度测试与 MultiTouch 传统的热膨胀仪通常使用卡尺进行样品原始长度的测量，这可能增大测量结果的不确定性，特别对于柔软的样品。DIL 402 Expedis 可以在测试开始之前，在与测试本身等同的条件（顶杆接触位置、接触力）下自动测量样品的初始长度。 对于可靠的热膨胀测量，样品在样品支架内具有稳定的置放位置相当关键。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用独特的尾式顶样操作，自动将样品的置放位置调至最佳。 DIL 402 Expedis 的热电偶位置可以灵活调整，以适应不同的样品长度。通过导向杆，可将热电偶调整至与样品长短相匹配的合适的位置，无需弯曲热电偶。

支持 3 路外接气体；可连接到逸出气体分析 如果使用的是三路质量流量控制器（MFC，选件），气体路径在仪器内部是分开的：保护气先经过测量单元，然后进入样品室，而吹扫气（两路）则直接进入样品室，保护气和吹扫气都通过炉体的出气口排出。 DIL 402 Expedis 仪器炉体为真空密闭设计，配备的 SiC 炉体非常适合通过毛细管与 QMS 或者 FTIR 进行联用，在测试过程中对逸出的杂质、添加剂、有机粘合剂及分解产物进行深入研究分析。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 技术参数

• 温度范围：-180 ... 2000°C（多种炉体可选）

• 炉体滑轨：双炉体（第二炉体为选配）

• 升温速率：0.001 ... 100 K/min

• 测量系统：NanoEye（单样品，或双样品/差示系统）

• 样品支架：熔融石英或氧化铝，可自由更换。

• 温度准确度：1 K

• 温度精度：0.1 K

• m.CTE（平均线膨胀系数）重复性：10^-8 1/K

• 测量范围：± 10000 μm / ± 25000 μm

• 分辨率：0.1 nm / 1 nm（全量程）

• 样品长度：0 ... 52mm（自动样品长度测量）

• 负载力模式：恒定力，线性力，步阶力；调制力（可选）

• 负载力范围：10 mN ... 3N

• 气体控制：标配 1 路，可选 3 路或 MFC（质量流量计）

• 气氛：惰性，氧化性，还原性，真空

• 真空密闭设计，可选配全自动真空系统

• 可选冷却系统：Vortex，液氮

• OTS^® 氧吸附系统（选件）

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 软件功能

独特的 Proteus^®7 膨胀仪软件提供了用户所需的一切：运行流畅，提供可靠的结果，快捷高效。它在提供丰富功能的同时，也具有清晰的用户界面。此外，由于它的直观性，所以也十分易学。

但是，这还远不是全部。即使是最有经验的操作者，也会为这一软件可提供的众多附加功能而留下深刻印象 -- 特别是密度测量， c-DTA^® 专利技术，和创新性的谱图检索识别功能 Identify。

Proteus^® 软件特殊功能一览

（针对 DIL 402 Expedis Select 与 Supreme）

• 软化点检测

• 软件控制的力的调整（包括：线性力，恒定力，斜变力，步阶力）

• 调制力

• 密度测量

• 用于温度校正和检测热效应的c-DTA^® 功能

• 速率控制烧结 RCS

• 曲线识别，通过数据库对比识别未知的ΔL/L0曲线

密度测量

这一插件能够测量样品密度的连续变化，可应用于固体、液体、熔体、粘稠样品（如涂料），以及用于计算各向异性材料的体膨胀。

c-DTA^® 专利技术

c-DTA^® 信号能够在分析长度变化的同时分析吸放热效应。同时也能够用于温度校正。

专利号：DE102013100686

高级软件

（对测量数据的扩展分析。选配）

• 动力学软件

• 峰分离软件（用于DIL微分信号的处理）

曲线识别 Identify

Identify 是业界独创的 DIL 曲线识别技术，包括检索软件、以及内置的多个数据库中成百上千的参考数据，涉及陶瓷、无机、金属、合金、高分子及有机物领域。除了耐驰公司提供的数据库，客户也可自行创建数据库，通过内部网络与其他用户共享。

利用曲线识别技术，基于测试曲线的绝对膨胀量、形状及斜率在数据库中进行匹配检索，可以对未知样品进行鉴定分析。也可将某个已知样品作为标准，一批未知样品与其进行比较并评估，以进行质量控制。最后，所有的测试数据都可存储在一个庞大的数据库中，用于后续的样品鉴别或质量控制。

曲线识别（Identify）的优势

只需轻击一下鼠标，Indentify 便能提供所需信息：

• 识别未知的测量曲线

• 通过测试曲线与数据库中的标准曲线之间的对比进行质量控制

• 对目前的测试和数据库中现有条目的归档功能

• 能够轻松地将现存测试添加至数据库

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 应用实例

碳纤维增强碳材料的热膨胀

本例测试的复合材料由作为基体的纯碳和作为添加剂的碳纤维构成。它具有良好的机械强度和热稳定性。最初，这种材料仅应用于航空航天领域。目前，它也被广泛应用于锅炉设备制造、中空玻璃和半导体等行业中。

C/C 材料的热膨胀系数取决于其纤维结构。本例中，测试了 45 度纤维方向（黑线）和0度纤维方向（红线），两条曲线都展现出纤维增强复合材料的特征行为：在 300-400°C 附近达到最小尺寸，随后膨胀。

在 2000°C 时， 45 度纤维方向样品的相对长度变化（dL/L0%）及对应的平均 CTE 分别为 0.155% 和 0.781×10^-6 1/K（黑线），而平行纤维方向样品的相对长度变化（dL/L0 %）及对应的平均 CTE 分别为 0.144% 和 0.727×10^-6 1/K，前者仅比后者高 7%，这说明材料性能对空间取向的依赖度不高。

分别沿纤维排列方向（红色）和 45 度纤维方向（黑色）取样，对比不同方向 C/C 材料的膨胀性能。
升温速率：5K/min，He 气氛，恒定接触力：225mN，石墨样品支架。
图示为相对长度变化曲线（实线）和以 20 度为参考温度的平均热膨胀系数曲线（m.CTE）（虚线）。

铝合金样品室温到熔融过程体膨胀测量

本测试对铝基合金在加热过程中的行为进行研究。图中所示为体膨胀曲线（dV/V0，黑线）和密度改变曲线（红线），两者均可基于测量得到的热膨胀数据，在 Proteus^® 软件中计算获得。

铝合金在经过一段线膨胀过程后在 559°C（c-DTA 的外推起始温度，蓝色虚线）开始融化，须有特殊容器才能进行相应实验。

在熔融过程中样品会有明显膨胀，此时两相区同时存在液态和固态，温度高于 622°C 时，样品完全熔融，在体积增大的同时，样品的密度最终减小 10%（从 2.66 g/cm³变为 2.40 g/cm³）。

从 c-DTA 曲线（蓝色）可以明显看出在熔融过程中有吸热效应。

铝基合金的热行为。
升温速率：5K/min，气氛：He，恒定接触力：250mN，氧化铝样品支架，氧化铝容器。
图示为体积膨胀曲线（黑色实线），计算所得密度曲线（红色实线），c-DTA曲线（蓝色虚线）

无氧化腐蚀下的高温测试

钨是一种易氧化的金属，但是基于 Expedis Supreme 的真空设计并结合 OTS^® 系统，样品可以在纯净的He气氛下测试以获得其真实的膨胀行为，测量时不需要还原性气氛来抑制表面氧化（发生表面氧化时样品颜色会改变）。

实验中，计算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 为 5.143×10^-6 1/K，与理论值仅仅相差 1.4×10^-8 1/K。理论值为 5.129×10^-6 1/K（来自NIST标准数据表）。

钨的热膨胀曲线。
样品长度：25.00mm，升温速率：5K/min，气氛：He，恒定接触力：250mN，氧化铝样品支架。
图示为样品的长度变化（黑色实线），理论值曲线（红色虚线，NIST标准数据表）

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 相关附件

• 可选配 OTS 附件，保证系统中纯净吹扫气氛

• 多种真空泵，可保证体系纯净气氛，或在真空氛围下测试。

• 低温炉冷却中自动提供氮气保护

• 低温炉空气制冷系统

• 与 QMS 403 D Aëolos^® 联用的石英毛细管连接附件及加热适配器

• 样品热电偶保护套管

• 保护容器，用于易污染样品

• 制样设备