热机械分析仪简介

热机械分析仪(TMA)是一种用于研究材料热力学性质的仪器。它可以测量材料在不同温度下的热膨胀、压缩、弯曲等物理性质的变化。热机械分析在受控环境中测量样品尺寸随时间、温度和作用力的变化。TMA 可测量热膨胀系数 (CTE) 以及玻璃化转变 (Tg) 等其他转变参数。它可提供材料的相容性、材料对特殊环境的适用性、材料的机械性能或物理特性等方面的信息。热机械分析仪在材料科学、化学、能源等领域的研究中得到广泛应用。

图1.TA热机械分析仪（TMA450）测量参数

结构组成

热机械分析仪的工作原理是利用材料在温度变化时的尺寸变化来测量其热力学性质。它通常由加热炉、样品台和位移传感器、电机组成。通过在不同温度下对材料施加载荷并测量其尺寸变化，可以得到材料的热膨胀系数、热导率等重要参数。

图2.热机械分析仪结构

测试方法

TMA常见的测试方法为，将具有平行且平整表面的样品放置在石英平台上，将热电偶置于附近，在恒定的力作用下，将石英探头与试样保持接触。当样品加热或冷却时，通过监测

石英探头的运动来测量尺寸的变化。

图3.热机械分析仪样品台与夹具

测试夹具

图4.热机械分析仪测试夹具

样品台和探头由石英制成，并在-150℃~1000 ℃的工作范围内进行了优化。石英具有高刚性、耐腐蚀性和极低的热膨胀性，是一种理想的材料。

总结

根据材料的不同性能可选择对应的夹具进行测量，通过测量材料在不同温度下的力学性能，可以为材料的设计和制造提供重要参考。此外，热机械分析仪还可以用于材料的加工和改性研究。通过测量材料在不同温度下的弯曲、压缩等性能，可以优化材料的加工工艺和改善其力学性能。

热机械分析仪是一种重要的研究工具，可以帮助科学家和工程师深入了解材料的热力学性质。随着科技的不断进步，热机械分析仪的性能和精度也在不断提高，为材料研究提供了更加可靠和准确的数据支持。