Differentialthermoanalyse

Allgemein

(DTA). Die Differential-Thermoanalyse ist ein thermisches Analyseverfahren für Materialien. Das Analyseverfahren beruht auf der Bestimmung des Energieumsatzes bei Phasenübergängen. Bei der Messung werden der Temperaturverlauf einer bekannten Referenzprobe mit einer zu untersuchenden Probe verglichen (Bild 1). Die Temperatur wird mit gegeneinander geschalteten Thermoelementen gemessen und die Temperaturdifferenzkurve graphisch dargestellt.

Anwendung im Gießereiwesen: Identifizierung von Bindetonen, Schlämmstoffen, exothermen Speiserheizmassen sowie Untersuchung fester Brennstoffe (Koks und Kohlesorten). Als Vergleichsstoff dient ein Material, das im untersuchten Temperaturbereich weder chemische Reaktionen noch Umwandlungen aufweist und ungefähr die gleiche Wärmeleitfähigkeit wie die Probe hat (beispielsweise geglühte, reine Tonerde für die Untersuchung von Tonmineralien). Die Temperaturen in der Probe und in der nicht reagierenden Vergleichsprobe werden bei fortlaufender Erwärmung gemessen, und der Temperaturunterschied DT wird bestimmt und aufgezeichnet. Die graphische Darstellung der durch Reaktionen ausgelösten Temperaturunterschiede in Abhängigkeit von der jeweiligen Prüftemperatur veranschaulicht das Messergebnis. Diese Aufzeichnung wird auch als Thermogramm bezeichnet. Als Beispiel zeigt das Bild  2 ein derartiges DTA-Thermogramm, aufgenommen von einer exothermen Speiserheizmasse, bestehend aus Aluminium, Natriumfluorid, Natriumnitrat und Füllstoffen. Exotherme Reaktionen treten bei Temperaturen knapp über 400 °C und im Bereich zwischen 850 und 1080 °C auf; endotherme (wärmeverbrauchende) Reaktionen zeigen sich bei rund 300 °C, hervorgerufen durch das Aufschmelzen des Natriumnitrats, sowie bei 660 °C, dem Schmelzpunkt des Aluminiums. Zur quantitativen Analyse ist das Verfahren nur beschränkt anwendbar.
 

Bild 1: Prinzipskizze der Differentialthermoanalyse 
a) Probe, 
b) Vergleichssubstanz, 
c) Metall- oder Keramikblock© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: DTA-Thermogramm, aufgenommen von einer exothermen Speiserheizmasse, bestehend aus Aluminium, Natriumfluorid, Natriumnitrat und Füllstoffen (nach C. Pelhan)© GIESSEREI LEXIKON

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