热机械分析检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-05-16  

热机械分析(TMA)是一种通过程序控温下测量材料尺寸变化的关键技术,广泛应用于高分子材料、金属合金及复合材料的性能评估。其核心在于精准测定热膨胀系数、玻璃化转变温度(Tg)、软化点及蠕变/应力松弛行为等参数。本文从检测项目、范围、方法与仪器四方面系统阐述TMA技术的标准化实施流程。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

热机械分析主要针对材料在受控温度场中的力学响应特性开展定量表征,核心检测项目包括:

1.线性热膨胀系数(CLTE):测定材料在升温过程中的尺寸变化率,用于评估材料的热稳定性及界面匹配性

2.玻璃化转变温度(Tg):通过形变拐点识别高分子材料的二级相变过程

3.软化点测定:记录非晶态材料达到特定形变量时的临界温度

4.蠕变/应力松弛分析:在恒定载荷或形变条件下研究材料的粘弹性行为

5.各向异性表征:通过多维测试解析复合材料的热机械性能方向依赖性

检测范围

TMA技术适用于以下材料体系的性能评价:

1.高分子材料:包含热塑性塑料(如PE、PP)、热固性树脂(如环氧树脂)、弹性体(如橡胶)的相变行为研究

2.金属与合金:重点分析焊接材料、形状记忆合金的热膨胀匹配性

3.陶瓷与玻璃:测定烧结收缩率及高温稳定性

4.复合材料:评估纤维增强体系的热-机械耦合效应

5.电子封装材料:芯片封装胶、基板材料的CTE匹配性验证

检测方法

TMA测试遵循ASTME831、ISO11359-2等国际标准方法:

1.静态模式:以恒定载荷(0.01-1N)施加探针压力,记录样品在-150℃至1000℃温区的形变曲线

2.动态模式:采用周期性交变载荷研究材料的动态模量变化

3.三点弯曲法:适用于刚性材料的弯曲形变测量

4.薄膜拉伸模式:专用夹具实现薄膜/薄片材料的拉伸形变监测

测试过程需严格控制升温速率(0.1-20K/min)、气氛环境(氮气/空气)及样品预处理条件(退火/干燥)。数据采集频率不低于10Hz以确保相变点的准确捕捉。

检测仪器

TMA系统由以下核心模块构成:

1.位移传感器:采用线性差动变压器(LVDT)或激光干涉仪实现0.1nm级位移分辨率

2.力学加载单元:电磁驱动系统提供0.001-5N的精准载荷控制

3.温控系统:液氮制冷结合红外加热炉实现宽温域(-170℃至1500℃)程序控温

4.样品室组件:石英/氧化铝材质探针与支撑夹具满足不同测试模式需求

典型设备包括PerkinElmerTMA4000系列(温度精度0.1℃)、TAInstrumentsQ400EM(双悬臂梁设计)、NETZSCHTMA402F3Hyperion(真空环境兼容)。所有仪器均需定期通过标准物质(如Al₂O₃单晶)进行计量校准。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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