DMA3200 美国TA大力值动态热机械分析仪

美国TA大力值动态热机械分析仪DMA3200

TA 仪器推出全新大力量动态热机械分析与疲劳测试仪

美国特拉华州纽卡斯尔市，2017 年 10 月 10 日 – TA 仪器隆重推出全新 ElectroForce DMA 3200。  DMA 3200 将疲劳与动态热机械分析 (DMA) 技术集成于单个机械测试平台，带来了删除的性能。

机械特性常被视为材料 重要的物理特性。  在几乎所有行业中，无论是汽车、航空航天、医疗器械、电子、高分子、弹性体还是复合材料，机械特性在了解材料与组件应用上都有着非常重要的意义。DMA 可量化材料在较宽的温度、频率或应力范围内的模量和能量消耗。而疲劳测试可让您深入了解材料、组件和设备在振荡力或应力下会出现何种问题，或者会在何时出现问题。对材料行为的深入了解可确保稳定的产品性能，并对产品使用寿命提供保障。

新型 DMA 3200 的核心是已获专有的无摩擦 ElectroForce 电机。电机可承受 500N 的力，让 DMA 的测试范围更广，可测试更大的样品和更高的负载。其加速度更高且足够稳定，可进行数十亿次的疲劳循环。此电机是删除拥有 10 年质保的机械测试系统电机。

TA 仪器总裁 Terry Kelly 表示：“这款出众的新平台结合了 TA 仪器 DMA 技术的优势与自 Bose 公司收购的 ElectroForce 电机的出色性能。即便是从其他各家供应商中分别选出两台仪器，也不能堪比新型 3200 这一台的 DMA 和疲劳性能。”

ElectroForce DMA 3200 系统具有多个加热炉选项（可适应标准和大尺寸样品）、多个制冷选项（包括机械冷却）、多种夹具和 TRIOS 软件，可进行灵活、直观和全面的数据分析。

美国TA大力值动态热机械分析仪DMA3200 

注：标准样品夹 高使用温度为 500°C。600°C 测试需要可选样品夹。

DMA 3200 大力值动态热机械分析仪技术

ElectroForce 线性电机

DMA 3200 采用已获专有的 ElectroForce 线性电机技术，同时带来删除的性能和数据准确度。这种电机技术结合了强大的稀土磁体和无摩擦弯曲悬挂设计，可在各种频率和振幅下实现精确的力和位移控制。DMA 3200 电机提供高达 500 N 的力输出和 1 微米到 13 毫米的可控位移。可在静态和动态两种模式下进行测试。

此外，无摩擦动磁式设计消除了其他电机设计中存在的故障点，例如移动电线或轴承老化。这确保了 可靠耐用的性能，通过在 ElectroForce 疲劳测试仪器中数十年的免维护使用，证明可进行数十亿次循环。该款电机是行业内删除拥有 10 年质保的电机。

凭借此项高效、安静且无需润滑的电机技术，DMA 3200 几乎可以用于所有场所；从实验室到生产车间，或从洁净室到办公区域。

高分辨率光学位移传感器

DMA 3200 采用高精度位移传感器 (HADS)，可对 DMA 与疲劳测试所需的微小和大型形变进行纯粹的控制与测量。HADS 是超高性能光学设备，可在高速下进行纳米级分辨率的无摩擦低噪声测量。传感器位置紧靠样品和加载轴，可进一步 小化柔度和热膨胀方面的误差。

可互换力传感器

高刚度和高带宽力传感器安装于刚性框架结构的底座上，可进行互换以适应不同样品刚度。仪器标配 500 N 传感器，可添加可选的 22 N 传感器以改善软样品测试时在小力量情况下的数据。

高机械刚度设计

在机械测试中，采用高刚度组件（如框架、连接组件和样品夹）的仪器设计，对于测量准确度至关重要。删除/广泛程度降低仪器组件形变或柔度可减少位移测量（否则也会表现为样品形变）。3200 的超高刚性设计确保了数据准确性。它从刚性三柱型框架设计着手，删除/广泛程度提高了轴向和离轴刚度，通过在测试样品上下使用空气轴承还可进一步加强。与会在测量中产生噪音和摩擦的传统滚动或滑动轴承不同，空气轴承可保留 ElectroForce 线性电机的高性能特性。

强制对流炉，FCO

FCO 是材料测量的删除/优选温度设备，设计用于优化温度响应时间、均匀性和稳定性。该炉功能强大，删除/广泛加热速率可达 60°C/min。该炉采用双电阻枪加热器可在形状特殊的炉腔（在 -150°C 到 600°C* 的温度范围内优化气体混合的均匀性和稳定性）提供反向旋转气流，从而实现优异的温度稳定性。FCO 标配有方便耐用的 LED 灯和观察窗。可以使用可选液氮冷却系统，可将温度降至 -150°C。使用无液氮空气冷却系统，FCO 也可将温度降至 -100°C。

* 500˚C 以上的测试需要高温样品夹

大型样品炉，LSO

LSO 内部宽敞，可进行大尺寸样品或组件测试。在这种设计中，空气穿过两电阻后进入炉腔，在 -150°C 到 315°C 的温控范围内优化大容积的均匀性。LSO 标配方便查看的 140 mm x 190 mm 大型观察窗和可移动门。LSO 的超大容积非常适用于配置 DMA 3200，并且科针对不同应用定制夹具解决方案。

空气冷却系统

空气冷却系统 (ACS) 提供的气流冷却系统，无需使用液氮即可执行低于室温的测试。提供两种型号：ACS-2 和 ACS-3。冷却器采用多级级联压缩机设计，利用压缩空气（7 bar，200 l/min）作为冷却介质。ACS-2 和 ACS-3 两种型号允许 FCO 在温度分别低至 -55°C 和 -100°C 时运行。ACS-2 和 ACS-3 两种信号允许 LSO 在温度分别低至 -15°C 和 -50°C 时运行。这款冷却系统有助于所有实验室停用或减少液氮消耗量并规避相关危险，提供惊人的投资回报。

夹具系统

DMA 3200 可使用多种样品夹具系统针对不同的样品刚性提供多种形变模式。FCO 采用的标准夹具系统包括拉伸、压缩、三点弯曲、夹持弯曲和剪切式夹层。标准 FCO 夹具由 17-4 不锈钢铸造， 高使用温度为 500°C，使用可选夹具，使用温度可提高至 600°C。LSO 夹具系统由钛打造，可容纳大尺寸样品，适用于拉伸、压缩和三点弯曲模式。所有 FCO 夹具均可用于 LSO。

三点弯曲

本模式中，样品沿两端及中间这三个接触点发生形变。这是一种比较“纯”的形变模式，因为样品仅通过支点支撑，消除了夹具效应。该模式是测试复合材料、陶瓷、玻璃、半结晶聚合物、金属等条状固体刚性材料的理想选择。

拉伸

该模式中，用夹具夹住样品的顶部和底部，使样品处于拉伸状态。拉伸夹具可用于薄膜、条料、单根纤维和纤维束等拉伸试验。

压缩

本模式中，样品被置于上下圆板之间，并受到各种条件的压缩而产生形变。压缩模式可用于测试许多低至中等模量的材料，包括泡沫、弹性体、凝胶和其他软固体。

双悬臂和单悬臂

悬臂模式也称为“夹紧”或“支撑”型弯曲模式，因为支撑点和变形点都被机械地固定于样品上。双悬臂模式中，用夹具夹住样品的两端和中间部分。单悬臂模式中也使用相同夹具夹住样品的其中一端与中部。单悬臂模式测试较短的样品长度。悬臂是对热塑性材料、弹性体和其他高阻尼材料进行一般性测试的理想选择，也可测量基板上涂层的转化。

剪切式夹层

在剪切式夹层中，两块尺寸一样的材料夹于两端和中间板之间。系统按样品厚度方向施加形变，产生的形变即是简单的剪切。该模式有时也称为双搭接剪。所测试的典型样品包括聚合物熔体、泡沫、弹性体、凝胶、膏体以及其他软固体或高粘度液体。

夹具技术参数

* 注：所有 FCO 固定装置具兼容于 DMA3200 LSO 环境系统。随附适配器。

控制与分析软件

DMA 3200 由业内功能强大的两款软件包 WinTest 和 TRIOS 提供支持。这两款软件包提供先进的算法、精密的数据可视化和强大的数据分析工具，可快速灵活地执行和呈现实验。

WinTest 高级控制软件

WinTest 是一款功能强大的仪器控制和数据采集软件，适用于 DMA 3200。该软件具有直观的环境，可在疲劳和 DMA 实验设计中提供灵活性。DMA 实验方法包括温度斜坡、温度扫描、应力扫描和频率扫描。可通过各种可用波形（包括正弦波形、三角波形、方波或斜波）轻松编程疲劳和斜坡故障测试。另外，可以组合波形，也可导入实际波形。 TuneIQ 和可控止动有助于客户通过简化调整任务管理加速和 ElectroForce 电机电源。

数据分析软件 TRIOS

TA 仪器 TRIOS 软件从 WinTest 无缝传输 DMA 数据，向实验人员提供行业工具，对 DMA 数据进行分析和呈现。这款直观的软件包括各种测绘工具，其中包括多轴测绘、智能缺省和用户自定义图表设置、拖放叠加和用户自定义变量。DMA 分析模型和功能的完整范围包括时间-温度-叠加、峰值分析、起始点分析、峰值整合和连续与离散弛豫谱。该软件可在任何计算机上进行离线安装，轻松与同事共享数据。

应用

动态热机械分析，DMA

DMA 技术可向样品施加正弦形变、应力或应变，然后测量粘弹性反应。实验期间可将形变的频率和幅度保持恒定或变化（扫描）。材料对形变的响应随温度、频率或时间变化。DMA 可用于测定机械特性的变化，即复模量、E*、储能和损失模量（E’ 和 E” 和粘弹性材料的阻尼 (tan δ)，检测分子运动和开发结构-性能关系。

大力量动态热机械分析，DMA

DMA 3200 的大力量能力扩展了实验加载方案，并能够测试更大型样品或实际组件。大力量 DMA 能力的示例参见上图。

上图显示了一块聚碳酸酯在加热速率为 3°C/min、应力为 0.4% 时的温度斜坡。样品尺寸为 1.6 mm 厚、12.8 mm 宽、19 mm 长。这些结果通过多种方式展示了 DMA 3200 设计的功能。首先，DMA 3200 的大力量、高刚度设计使得如此厚的样品可以在拉伸模式下在聚合物的玻璃化区域中或低于 Tg 下进行测试。更传统的更低力 DMA 仪器设计将受力和刚度的限制。此类结果必须通过拉伸状态下的弯曲结构获得。其次，具有低力敏感的无摩擦设计能够通过超过三次方的模量变化表征玻璃态转化。

下图显示了两个圆柱体橡胶样品在 30°C 下、频率为 10 Hz 时，使用压缩夹具进行的测试的应变扫描。样品尺寸为直径 10 mm，厚度 20 mm。两个橡胶样品的填充剂含量不同，分别为 40 phr 和 60 phr（phr 为批量单位，表示每百份橡胶添加的份数）。可以看出，添加物含量直接导致模量更高和更多的应变相关性模量。在此试验期间，施加 20% 应变（相当于 5 mm）所需的力接近 60 N。这些结果凸显了 DMA 3200 的大力量和异常位移控制。

疲劳和准静态测试

大多数材料、组件和设备在其使用期间均需接触重复加载条件，而这些负载可以导致材料疲劳。疲劳可能导致材料行为的剧烈变化，可能影响整体性能，或导致失效或严重故障。机械疲劳测试可让您深入了解材料、组件和设备在振荡力或应力下会出现何种问题，或者会在何时出现问题。对材料行为的深入了解可确保稳定的产品性能，并对产品使用寿命提供保障。

单调试验，也称为拉伸试验，也适用于评估强度和形变响应。在该实例中，会在单次负载失效试验中测试各个特性。

可通过 DMA 3200 测量各种材料、组件或设备的特性，支持各种类型的动态或静态强度研究。

启动疲劳和准静态测试

DMA 3200 的灵活性、功能和耐久性使其除了能进行 DMA 外，还可进行各种测试。其广泛的速度和力范围，使其对疲劳和准静态测试也非常有用。这些功能的示例如上图所示。

上图显示了在一小块焊料上进行的一项拉伸断裂试验，即抗拉试验。位移斜坡控制在每分钟 1 微米，温度保持在 25°C。样品尺寸为直径 0.5 mm，长 2 mm。该试验要求在相当长的时间内进行缓慢且精准的位移控制，该例中的时间为 14 小时。样本在图的左侧展示了测试开始时的经典线性区域，在图的中间和右侧显示了非常长的延性破坏。该试验展现了 ElectroForce 线性电机的灵活性。虽然它具有的动态性能，但仍可用于精确且慢速的测试。

下图显示了热塑性弹性体的疲劳研究结果。该曲线通常称为强度与循环测试的“S-N 曲线”。这是说明和表征材料或组件的循环负载寿命随负载水平的变化。可以看出，随着应力的降低，样品需要更多循坏才能断裂。该试验展示了如何利用 DMA 3200 的高加速度和耐久性属性将其用于高循环试验。

示例测量：

弹性模量 (E)

刚度 (K)

屈服强度

抗拉强度

断裂伸长率

疲劳强度

示例强度研究：

寿命加速测试

SN 曲线确定

机械老化

蠕变和恢复

应力松弛

拉伸测试