دیلاتومتر (dilatometer) یک ابزار آنالیز حرارتی است که برای اندازهگیری تغییرات بسیار کوچک طول (یا حجم) نمونه بر حسب دما و یا زمان استفاده میشود و عمدتاً برای تعیین رفتار انبساط حرارتی، تحولات فازی، رفتار زینترینگ و سایر خواص مرتبط مواد بهکار میرود.
کاربردهای اصلی دیلاتومتر:
• تعیین ضریب انبساط حرارتی (CTE) برای جامدات، پودرها، سرامیکها، شیشهها، فلزات، پلیمرها و کامپوزیتها.
• بررسی تحولات فازی (مثل تبدیل آستنیت به مارتنزیت در فولادها)، دمای گذار شیشهای، نرم شدن و تبلور.
• بهینهسازی منحنیهای زینترینگ، رفتار جمعشدگی/انقباض و برنامه firing در قطعات سرامیکی و متالورژی پودر.
• ارزیابی عدم تطابق حرارتی بین مواد متصلشده مثلاً اتصال فلز–سرامیک، آببندی شیشه–فلز، بستهبندیهای الکترونیکی.
• کنترل کیفی بچها کنترل CTE، تکرارپذیری رفتار در حین پخت، و شناسایی تحولات فازی غیرعادی.
انواع دیلاتومتر و تفاوتها:
دیلاتومتر Push-rod تماسی:
نمونه بین دو تکیهگاه قرار میگیرد و تغییر طول از طریق یک میله به سنسور جابجایی LVDT، استرین گیج، اپتیکی منتقل میشود. دقت بسیار بالا برای جامدات سخت (فلزات، سرامیکها، شیشهها)، امکان اندازهگیری تغییرات طول در حد نانومتر بر میلیمتر بر درجه سانتیگراد.
دیلاتومتر نوری (Optical Dilatometer):
بدون تماس مکانیکی است؛ تغییر ابعاد نمونه با دوربین/سیستم تصویربرداری ثبت میشود. برای مطالعه زینترینگ، جمعشدگی شدید، نرم شدن و تغییر شکل نمونههای سرامیکی و شیشهای تا دمای نرمشدن مناسب است چون میله در تماس نیست که گیر کند یا خطا بدهد.
پارامترهای خروجی دیلاتومتر:
• ضریب انبساط حرارتی خطی (CTE) در بازههای دمایی مختلف، همراه با انبساط، جمعشدگی و رفتار هیسترتیک بین گرمکردن و سردکردن.
• دماها و بازههای تحولات فازی (مثلاً شروع و پایان تحولات در فولاد، گذار شیشهای، دمای نرم شدن، تبلور).
• دمای شروع زینترینگ، سرعت زینترینگ، منحنی جمعشدگی و امکان استخراج پارامترهای سینتیک زینترینگ (برای بهینهسازی منحنی پخت).
• دماهای تنشزدایی، آنیلینگ و رفتار بازپخت برای شیشهها و شیشهسرامیکها.
کاربردهای تخصصی در صنایع:
فولاد و آلیاژها: طراحی و بهینهسازی سیکلهای عملیات حرارتی (سختکاری، تمپر، آنیل)، تعیین دماهای تحول و پایداری ابعادی فولادها و آلیاژها.
سرامیک، نسوز و ریختهگری: بهینهسازی برنامه کوره، کنترل انبساط/انقباض، ارزیابی آجرهای نسوز و آستر کورهها در دماهای بالا.
شیشه و شیشهسرامیک: تطبیق CTE، تنظیم برنامه آنیلینگ، تعیین محدوده تحول و نقطه تنش شیشه.
پلیمر، کامپوزیت و صنعت خودرو/هوافضا: بررسی انبساط حرارتی و پایداری ابعادی پلاستیکهای مهندسی و مواد تقویتشده در برابر تغییرات دما.
الکترونیک، نیمههادی و لیتوگرافی: تطبیق CTE زیرلایه، لحیمها، مواد روکش و پکیجها برای جلوگیری از تنش حرارتی و ترکخوردگی.
برندهای مطرح و راهنمای انتخاب:
چند برند در بازار دیلاتومتر بهطور عمومی بهعنوان «پایه و رفرنس» شناخته میشوند: NETZSCH، TA Instruments، Linseis Thermal Analysis (پیشروهای اصلی). برای کاربردهای QC و صنعتی Linseis و برخی مدلهای TA گزینههای خوبی هستند. برای دیلاتومتر نوری سطح بالا، NETZSCH (Optical DIL)، Anton Paar مطرح هستند.
برای انتخاب عملی، این موارد از نام برند مهمتر است: نوع تست (R&D پیشرفته یا QC روتین)، محدوده دما و اتمسفر، نوع نمونه (فولاد، سرامیک، پلیمر) و دسترسی به سرویس پس از فروش در منطقه شما.