《材料科学基础》-实验报告###
材料科学基础实验报告
（1）用砂轮打磨，获得平整磨面； （2）使用金相砂纸按照先粗后细，依顺序进行磨制； （3）在抛光机上进行抛光，获得光亮镜面； （4）用浸蚀剂浸蚀试样磨面； （5）显微镜观察。
四、观察试样
观察记录试样的显微组织
试样 100×
试样 400×
五、实验存在的问题
（1）在进行试样的制备过程中利用砂纸进行打磨时用力不均匀，导致了试样的划痕深浅不一。 （2）其次，试样制作时没有掌握技巧，做了许多无用功。 （3）最后在浸蚀的时候浸蚀时间没有掌握好，试样并不是很完美
实验三 铁碳合金平衡组织观察
一、 实验目的
1、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系
二、实验概述
铁碳合金的显微组织是研究钢铁材料性能的基础。铁碳合金平衡状态的组织是指合金在极 为缓慢的冷却条件下(如退火状态)所得到的组织，其相变过程均按 Fe—Fe3C 相图进行，所以 我们可以根据该相图来分析铁碳合金的平衡组织。
莱氏体+一次渗碳 体
浸蚀剂 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液
4％硝酸酒精溶液
4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液
三、实验照片采集分析
铁素体
铁素体
材料名称 含碳量（%） 浸蚀剂 放大倍数
工业纯铁 ＜0.02 4 ％ 硝 酸 100×
酒精溶液
铁素体+珠光体
材料名称 含碳量（%） 浸蚀剂
实验一 金相显微镜的构造及使用
MDJ 型双目金相显微镜的构造及使用 一、实验目的
1、了解金相显微镜的光学原理和构造 2、初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显 微镜进行显微组织分析
材料科学基础实验报告
材料科学基础实验报告专业：班级：姓名：学号：日期：成绩：实验一、金相显微镜的使用一、试验目的二、金相显微镜的结构请写出图中各数字代表的金相显微镜上的零部件实验二金相试样的制备及金相组织观察一、试验目的二、实验仪器设备三、金相试样制备的过程四、实验原理五、实验结果在下图中画出你所观察到的金相组织1、45号钢2、铸铁五、实验后的收获（a ）20钢（100 ×） (b) 45钢（100× ） 浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液 浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液图5 灰铸铁显微组织 （400×） 图6可锻铸铁显微组织（200×） 浸蚀剂：4%硝酸酒精 浸蚀剂：4%硝酸酒精图7球墨铸铁显微组织（400×） 浸蚀剂：4%硝酸酒精实验一金相显微镜的使用及金相试样的制及观察一、试验目的1了解金相显微镜的光学原理和构造2初步掌握金相显微镜的使用方法3掌握金相试样的制备方法4观察金相，绘制金相图二、实验原理1、金相显微镜的光学原理和构造金相显微镜是利用光线反射将不透明的物件放大后金相观察的，它是进行金属显微分析的主要工具。
将专门制备的金相试样放在金相显微镜下进行放大和观察，可以研究金相组织与其成分和性能之间的关系，确定各种金属经不同加工及热处理后的显微组织；鉴别金属材料质量的优劣，如各种非金属夹杂物在组织中的数量及分布情况，以及金属晶粒度的大小等。
因此，利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷是金属材料研究的一种基本实验技术。
目前普通光学金相显微镜最高有效放大倍数为1600～2000倍。
图1金相显傲镜的光学放大原理示意图当被观察物体AB置于物镜前焦点略远远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，得到一个放大的倒立实象A′B′(称为中间象)。
若A′B′处于目镜焦距之内，则通过目镜观察到的物象是经目镜再次放大了的虚象A″B″。
在显微镜设计上，虚象AB正好落在距人眼250mm处，这时观察到的物体影象最清晰。
材料科学基础实验报告六（优秀范文五篇）
材料科学基础实验报告六（优秀范文五篇）第一篇：材料科学基础实验报告六某某某某大学实验报告（六）学院:_________________专业：_________________ 班级:_________________学号：_________________ 姓名:_________________日期：_________________实验六有色金属及其合金显微组织分析课程名称：实验题目：一、实验目的：二、实验仪器及材料：三、实验内容：四．实验结果及分析：第二篇：科学实验报告实验课题：观察月相实验目的：通过对月相的观察，使学生了解月相变化的规律，养成长期观察的习惯。
实验器材：黄色彩纸（每组十五张）、剪刀（每组一个）实验原理：月球在圆缺变化过程中会出现各种不同的形状。
实验步骤：1．对月亮在一个月内的变化进行观察并记录2．根据记录用剪刀剪出不同时间月相的样子3．制作月相规律图实验现象：一个月中月相的变化规律是：初二向左弯，初八右半边明亮，十五月圆，二十二左半边明亮，二十八向右弯。
经历：新月上弦月圆月下弦月残月的过程。
实验结果：月相的变化有一定的规律性。
实验课题：“环形山”成因模拟实验实验目的：通过模拟试验，对“环形山”的成因进行猜测，养成学生科学的思考问题的习惯实验器材：沙子（每组若干）、注射器、胶管（每组一套）、重球（每组一个）、学生自己准备的用具实验原理：环形山是流星、陨石撞击月球后留下来的。
实验步骤：1．将注射器连接胶管并把胶管插入沙子底部2．用力将注射器中的水推出，观察现象3．用重球砸向沙堆，观察现象并记录实验现象：注射器中的水会穿出沙堆，形成火山状；重球砸向沙堆，沙堆会出现类似环形山的凹坑。
实验结果：沙堆会出现类似环形山的凹坑。
实验课题：放大镜下的发现实验目的：知道放大镜的使用方法及其作用。
实验器材：放大镜、报纸、书本、树叶实验原理：放大镜能把物体的像放大。
实验步骤：1、用放大镜观察树叶，把看到的记录下来。
材料科学基础实验报告
一、实验目的1. 理解材料科学的基本概念和实验方法；2. 掌握材料的微观结构分析方法；3. 学习材料性能的测试方法；4. 培养学生的实验操作技能和科学思维。
二、实验仪器及材料1. 仪器：光学显微镜、金相显微镜、万能试验机、冲击试验机、X射线衍射仪等；2. 材料：金属材料、非金属材料、复合材料等。
三、实验内容1. 材料制备与表征（1）金属材料的制备：将金属原料经过熔炼、浇注、锻造、热处理等工艺制成所需形状和尺寸的试样。
（2）非金属材料的制备：将非金属原料经过成型、烧结、热处理等工艺制成所需形状和尺寸的试样。
（3）复合材料制备：将基体材料与增强材料复合，经过混合、成型、固化等工艺制成所需形状和尺寸的试样。
2. 材料微观结构分析（1）光学显微镜观察：利用光学显微镜观察材料的宏观形貌和微观结构，如晶粒大小、晶界、析出相等。
（2）金相显微镜观察：将材料制成金相试样，利用金相显微镜观察材料的微观结构，如相组成、组织形态等。
3. 材料性能测试（1）力学性能测试：利用万能试验机、冲击试验机等测试材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧性等力学性能。
（2）热性能测试：利用热分析仪测试材料的热膨胀系数、热导率、熔点等热性能。
（3）电性能测试：利用电学测试仪器测试材料的电阻率、介电常数等电性能。
4. 材料结构-性能关系研究通过分析材料微观结构、性能测试结果，探讨材料结构-性能关系，为材料设计、制备和应用提供理论依据。
四、实验步骤1. 材料制备：根据实验要求，选择合适的原料，经过熔炼、浇注、锻造、热处理等工艺制成所需形状和尺寸的试样。
2. 材料表征：利用光学显微镜、金相显微镜等仪器观察材料的微观结构，分析材料的组织形态、相组成等。
3. 材料性能测试：根据实验要求，利用万能试验机、冲击试验机等仪器测试材料的力学性能；利用热分析仪、电学测试仪器等测试材料的热性能、电性能。
4. 数据处理与分析：将实验数据进行分析，探讨材料结构-性能关系，为材料设计、制备和应用提供理论依据。
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实验报告实验课程：材料科学基础学生姓名：学号：专业班级：年月日实验一浇注和凝固条件对铸锭组织的影响一、实验目的1. 研究金属注定的正常组织。
2. 讨论浇注和凝固条件对铸锭组织的影响。
3. 初步掌握宏观分析方法。
二、实验内容说明金属铸锭（件）的组织一般分为三个区域：最外层的细等轴晶区，中间的柱状晶区和心部的粗等轴晶区。
最外层的细等轴晶区由于厚度太薄，对铸锭（件）的性能影响不大；铸锭中间柱状晶区和心部的粗等轴晶区在生产上有较重要的意义，因此认为地控制和改变这两个区域的相对厚度，使之有利于实际产品，有很大意义。
铸锭的组织（晶区的数目、相对厚度、晶粒形状的大小等）除与金属材料的性质有关外，还受浇注和凝固条件的影响。
因此当给定某种金属材料时，可借变更铸锭的浇注凝固条件来改变三晶区的大小和晶粒的粗细，从而获得不同的性能。
本实验是通过对不同的锭模材料、模壁厚度、模壁温度、浇注温度及用变质处理和振动等方法浇注成的铝锭的宏观组织的观察，对铸锭的组织形成和影响因素进行初步的探讨，并对金属研究中经常要采用的宏观分析方法进行一次初步的实践。
本实验用以观察的铸锭样品浇注和凝固条件如后表：三、实验步骤1. 教师介绍金属宏观分析方法，讲解各样品浇注和凝固条件。
2. 学员轮流观察各种样品，结合已知的浇注和凝固条件分析各样品宏观组织的形成过程。
3. 描述所观察到的各样品的宏观组织。
四、实验报告要求1. 叙述浇注正常组织的形成过程。
2. 逐一描绘各试样的宏观组织图，分析浇注和凝固条件对铸锭（件）组织的影响。
五、思考题1. 简述宏观组织的特点及分析方法。
实验一浇注和凝固条件对铸锭组织的影响实验报告班级：日期：姓名：学号：同组姓名：纯铝在不同凝固条件下凝固得到铸锭宏观组织的观察分析报告：1. 叙述纯铝铸锭中不同晶区的形成过程。
3. 简述宏观分析方法。
实验二二元合金显微组织分析一、实验目的1. 熟悉几种典型的二元合金平衡和非平衡显微组织及几种典型成分的铝硅合金的非平衡组织。
材料科学基础试验报告
配位数
2
3
4
6
8
≥1.00 12
配位多面体 哑铃形
形状
（直线形）
三角形
四面体
八面体
立方体 立方八面体
实例
干冰CO2 闪锌矿β-ZnS 食盐NaCl
萤石CaF2
自然Au
配位多面体的连接方式
有1/8属于该立方体 有1/4属于该立方体 有1/2属于该立方体 完全属于该立方体
晶体结构
金刚石 C
金刚石的结构
球体紧密堆积示意图
等径球体紧密堆积
，
12
6
3
54
12
6
3
54
AB
球体的二维密排
球体堆积第二层 最紧密的堆积方式是将球对准1， 3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
堆积第三层，第一种是将球对准第一层的球。
12
6
3
54
每两层形成一个周期，即 ABAB 堆积方式， 形成六方紧密堆积---ABAB型。
1 4 1
=2个 =1个
6
若有n个等大球体作最紧密堆积时，必定有n个八面体空 隙和2n个四面体空隙，这一结果对立方紧密堆积和六方 紧密堆积均适用。
不等大球体的紧密堆积
尺寸相差不大的异号离子
同号离子之间的排斥力增大，结构不稳定
为保持结构稳定， 异号离子往往排不紧密堆积的形式
不等大球体的紧密堆积
置关系； • 分析配位四面体和配位八面体共顶、共面、共棱连
接的情况； • 观察石墨和金刚石的晶体结构模型； • 观察氯化钠、氯化铯、金红石、萤石的晶体结构； • 观察硅酸盐晶体结构中硅氧四面体的连接情况。
观察结果记录
无机材料科学基础试验
四、实验条件
1.药物天平
2.量筒
5.Na2CO3溶液（不同浓度）
8.承量瓶
9.蒸馏水
3.玻璃棒 4.烧杯（600ml）
6.秒表
7.试验用粘土
10.恩氏粘度计 （如图）
五、实验步骤
1、加水量对粘土泥浆流动性的影响的测定 取3支容量为600ml的烧杯，每杯放入80g粘土（天平精确到
0.1g），在第一杯中加入蒸馏水150ml，其余各杯中相应增加30ml 水，即180，210，240ml水，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌相同的时间， 倒入粘度计中，然后测流出100ml泥浆所需的时间（秒）。 2、相对粘度的测定
一、实验目的
验证固相反应理论，通过本实验达到进一步了解固相 反应机理；
通过测定BaCO3-SiO2系统中给定组成的固相反应速 度常数，熟悉测定固相反应速度的仪器及方法。
在另一高温炉升高到900℃保温30分钟淬冷或750℃淬冷后， 盖好电炉底盖，温到900℃，保温30分钟，然后再将样品 （第二个）淬冷。
把淬冷后的样品冷却后，取出，放在载玻片上用镊子平研细 （压碎）盖上盖玻片，在偏光显微镜下观察物镜。
根据观察结果写出试验报告，并与Na2O-SiO2系统相图相对 照。
一、实验目的 二、实验内容 三、实验原理、方法和手段 四、实验条件 五、实验步骤 六、思考题
一、实验目的
掌握测定粘土阳离子交换容量的方法； 熟悉鉴定粘土矿物组成的一种方法。
二、实验内容
对某种硅酸盐矿物的阳离子交换容量进行测定， 对实验结果进行处理，写出实验报告。
三、实验原理、方法和手段
实验原理
后会稠厚起来,但在机械作用影响下(如剧烈的搅拌,振动等)又恢复
其流动性。这个性能以稠固性(稠化度,厚化度)来评定,稠固性愈大,
材料科学课程设计实验报告
材料科学与工程基础实验课设报告学生姓名：学生学号：指导教师：报告日期：目录一、综述 (4)1.1 组织综述 (5)1.1.1 马氏体组织综述 (5)1.1.2 索氏体组织综述 (5)1.1.3 屈氏体组织综述 (5)1.2 材料综述 (6)1.2.1 20号钢综述 (6)1.2.2 45号钢综述 (6)1.2.3 T8钢综述 (8)二、实验过程 (9)2.1 热处理原理简介 (9)2.1.1 钢的淬火 (9)2.1.2 钢的回火 (9)2.2 实验器材 (10)2.3 金相试样加工方法、过程 (10)2.3.1 取样 (10)2.3.2 磨光 (10)2.3.3 抛光 (10)2.3.4 金相试样的化学腐蚀 (11)2.4 热处理加工方法、过程 (11)2.4.1 20号钢热处理 (11)2.4.2 45号钢热处理 (11)2.4.3 T8号钢热处理 (11)2.5 硬度测试方法、过程 (12)三、实验结果 (12)3.1热处理加工结果 (12)3.1.1 20号钢 (12)3.1.2 45号钢热处理结果 (12)3.1.3 T8钢热处理结果 (13)3.2 硬度测试结果 (13)3.2.1 20号钢硬度测试结果 (13)3.2.2 45号钢硬度测试结果 (13)四、实验结果分析 (14)4.1 组织结果分析 (14)4.1.1 20号钢金相组织分析 (14)4.1.2 45号钢金相组织分析 (15)4.1.3 T8号钢金相组织分析 (16)4.2显微图像分析 (17)4.3 硬度和组织横向、纵向比较 (17)五、结论 (18)六、参考文献： (18)一、综述1.1 组织综述1.1.1 马氏体组织综述马氏体是黑色金属材料的一种组织名称。
马氏体（M）是碳在α-Fe的过饱和的固溶体，是靠无扩散的奥氏体切变方式在钢中形成的相，是淬火钢的基本组织[1]。
其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。
材料科学基础综合实验
实验五材料科学基础综合性实验一、实验目的1.了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。
2. 研究冷却条件对碳钢硬度的影响。
3. 观察和研究碳钢经不同条件淬火热处理后显微组织变化4. 了解淬火热处理工艺对碳钢硬度的影响。
二、实验原理1.退火：是将钢件加热到Ac1或Ac3以上（30-50℃）一定温度并保温一段时间，奥实体化后，使它慢慢冷却，得到接近平衡组织的热处理工艺称为退火。
钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。
退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。
所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
生产上常用的退火操作种类（1）完全退火（俗称退火）：主要用于亚共桥钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有的也用做焊接结构件，其目的是细化晶粒，改善组织，消除残余应力，降低硬度、提高塑性，改善切削加工性能，完全退火是一种时间很长的退火工艺，为了缩短其退火时间，目前常采用等温火（冷至500-600空冷）的工艺来取代完全退火工艺，同完全退火比较，等温火的目的与完全退火相同，但它大大缩短了退火时间。
（2）球化退火：主要用于过共析钢及合金工具钢（如刀具、量具、模具以及轴承等所有钢种）。
其目的主要是降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
（3）去应力退火（又称低温退火）主要用来消除铸件、锻件及焊接件、热轧件等内应力。
（4）再结晶退火：用来消除冷加工（冷拉、冷冲、冷轧等）产生的加工硬化。
目的是消除内应力，提高塑性，改善组织。
（5）扩散退火：主要用于合金钢，特别是合金钢的铸件和钢锭。
目的是利用高温下原子具有较大的扩散能力来减轻或消除钢中化学成分不均匀的现象。
图12. 正火：是将钢件加热到Ac3或Acm以上（30-50℃），保温一定时间，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。
材料科学基础实验1-3
实验1 金相显微镜原理、结构和使用一、实验目的1.了解金相显微镜的结构原理和主要部件的作用。
2.掌握分辨率的概念及其影响因素。
3.学会正确操作4XBⅡ型金相显微镜。
二、实验原理利用金相显微镜观察金相试样的组织或缺陷的方法称为金相显微分析。
它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术，在金属材料研究领域中占有很重要的地位。
下面对常用的光学金相显微镜作一般介绍。
（一）显微镜的基本原理、构造及使用1.显微镜的基本原理最简单的显微镜可以仅由两个透镜组成。
图1-1为显微镜成像的光学原理示意图。
图中AB 为被观察的物体，对着被观察物体的透镜O 1叫物镜；对着人眼的透镜O 2叫目镜。
物镜使物体AB 形成放大的倒立实像A'B'，目镜再将A'B'放大成仍然倒立的虚像A"B"。
其位置正好在人眼的明视距离（约250mm ）处。
在显微镜中所观察的就是这个虚像A"B"。
(1) 显微镜的放大倍数放大倍数由下式确定：目物目物f D f L M M M ⋅=×= 式中：M—显微镜总放大倍数；M 物—物镜的放大倍数；M 目—目镜的放大倍数；f 物—物镜的焦距；f 目—目镜的焦距；L—显微镜的光学镜筒长度；D—明视距离（250mm ）。
由上式可知：f 物 、f 目越短或L 越长，则显微镜的放大倍数越大。
(2) 物镜的鉴别率物镜的鉴别率是指物镜能清晰分辨试样两点间最小距离的能力。
物镜鉴别率的数学公式为：A d 2λ=式中：d—物镜的鉴别率；λ—入射光源的波长； A—物镜的数值孔径，它表示物镜的聚光能力。
由公式可知，波长λ越短，数值孔径A 越大，则鉴别能力就越高（d 越小），在显微镜中就能看到更细微的部分。
数值孔径A 可由下列公式求出：φηsin =A式中：η—物镜与物体之间介质的折射率；φ—物镜孔径角的一半，即通过物镜边缘的光线与物镜轴线所成的角度。
η越大或物镜孔径角越大，则数值孔径越大，由于φ总是小于90，所以在空气介质（η=1）中使用时，数值孔径A 一定小于1，这类物镜称干系物镜。
材料科学基础实验
材料科学基础材料科学基础材料科学基础-I 实验指导书编者：李慧高振山审核：张静武实验简介材料科学基础实验是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识的必要环节，通过材料科学基础实验，培养学生初步具备金属材料组织观察与分析等实际工作的能力，正确处理实验数据的能力，运用所学的理论解决实际问题的能力，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
本课程的实验内容：1 本课程的实验内容：1、观察显微镜镜下滑移线（滑移带）的特征；2 （滑移带）的特征；2、了解冷变形对金属显微组织和性能的影响；3 性能的影响；3、了解变形度、再结晶退火温度、再结晶退火保温时间对再结晶退火后晶粒大小的影响。
4 晶退火保温时间对再结晶退火后晶粒大小的影响。
4、了解摄影金相显微镜的基本组成；5 了解摄影金相显微镜的基本组成；5、初步掌握金相显微数码摄影的基本操作；6 微数码摄影的基本操作；6、学会金相显微图像处理软件的使用。
实验一金属塑性变形与再结晶组织观察一、实验目的1. 观察显微镜镜下滑移线（滑移带）的特征；2. 了解冷变形对金属显微组织和性能的影响；3. 了解变形度、再结晶退火温度、再结晶退火保温时间对再结晶退火后晶粒大小的影响。
二、实验原理在外力作用下应力超过金属的弹性极限时金属所发生的永久变形称为塑性变形。
1 滑移线及滑移带滑移是指晶体相邻的两部分沿着某一晶面在某个晶向上彼此间作相对的平行滑动。
滑移后在滑移面两侧的晶体位向关系保持不变。
将抛光的试样变形，在试样表面会有若干组台阶出现，在光学金相显微镜下可现察到如图1 镜下可现察到如图1所示的图像。
图中那些相互平行或交叉的细线，通常称为滑移线。
自从电子显微镜问世后，人们发现光学金相显微镜下的滑移线并不是一条线，而是由一系列相互平行的更细的线组成的。
因此，在金属学中便把在普通金相显微镜下看到滑移线称为滑移带，而把组成滑移带的那些更细的线称为滑移线。
2 变形度对金属组织和性能的影响金属经塑性变形后，不但其外形发生改变，而且晶粒形状也发生明显变化。
材料科学基础-形变实验
{1011} twinning/NR, 25%,97oC
AZ31Magnesium alloy
Subgrain rotation at shear bands NR, 60%, 185°C
10
Determination of {10-12} twin by orientation mapping
96oC, strain 8%
86.3°<1120>
{1012} twinning 86.3°<1120>
11
2
六、课堂讨论
纯铁，机械抛光浸蚀后 拉伸, 200x 纯铝，电解抛光后拉伸, 200x
50m 50m
3
纯锌
纯铁，低温锤击
125m 50m
4
纯铁，形变量0%, 160x
ห้องสมุดไป่ตู้
形变量20%, 200x
形变量40%, 200x
形变量68%, 200x
5
以下为补充内容
6
轧面上的组织→RD
短截面上的组织→TD
实验十一
金属材料冷形变组织观察与分析
一、实验目的 1.认识金属冷变形组织的基本特征及影响因素； 2.加深认识形变对组织与性能的影响； 3.了解本实验与相应课程《形变》一章的关系； 4.总结分析形变组织的一般方法；
二、相关原理 1.塑性变形的方式及本质？ 2.形变在组织上的表现？观察哪些内容？ 3.形变机制的影响因素？内因，外因；
1
三、实验设备及样品 1.光学显微镜； 2.铝（FCC）；纯铁（BCC）；锌（HCP）； 3.硬度计； 四、实验内容 α-Fe: 经0%、20%、40%、60%常温压缩和经低温冲击（ 4%硝酸酒精浸蚀）。 Al/Fe：经退火和电解抛光后常温微量变形（变形后不抛磨、不浸蚀）。 Zn：经常温变形且经化学浸蚀好的金相样品1块。浸蚀剂：HNO3:HCl=1:1。 Cu:不同压缩量下铜硬度的测量。 -- 画出组织示意图； 画出硬度变化曲线； 五、实验报告基本要求 1.符合实验报告基本规范，结构完整，实验结果记录准确齐全，配以必要的 图表，且图表中标注规范、齐全。 2.硬度测量部分在报告测量结果的同时要注明所用硬度计型号、测量方法。 3.分析讨论部分要紧密结合本实验所得结果进行，不得随意撰写超出本实验 结果所得结论的内容。
《材料科学基础》-实验指导书及实验报告###
《材料科学基础》-实验指导书及实验报告###《材料科学基础》实验指导书（材料成型及控制⼯程专业⽤）南昌⼤学教务处印⼆零零六年⼗⽉⽬录⽬录 (2)实验要求 (3)实验⼀⾦相样品的制备与观察 (4)⼀、实验⽬的 (4)⼆、实验内容说明 (4)三、实验步骤 (4)四、实验报告要求 (4)五、思考题 (4)实验⼆浇注和凝固条件对铸锭组织的影响 (7)⼀、实验⽬的 (7)⼆、实验内容说明 (7)三、实验步骤 (7)四、实验报告要求 (7)五、思考题 (7)实验三⼆元合⾦显微组织分析 (9)⼀、实验⽬的 (9)⼆、实验内容说明 (9)三、实验步骤 (9)四、实验报告要求 (9)五、思考题 (9)实验要求1.实验前应仔细阅读预习实验指导书及指定的有关资料，做好课前的⼀切准备。
2.做实验前指导教师进⾏个别的⼝头查问，准备不充分者不准进⾏本次实验。
（准备的重点：详见每次实验之指导书内容要求）3.实验时应严格地遵守仪器操作规程（只能使⽤指定仪器，其它仪器不得擅⾃动⼿）并听从教师的指导。
4.实验时应爱护⼀切仪器设备，节约材料，实验过程中如发现仪器不正常或破损事故，应马上停⽌使⽤，并即时报告⽼师，损坏者酌情赔偿。
5.实验室内应保持清洁、肃静、不准⾼声谈论。
6.实验完毕后应随即切断仪器设备的电源。
7.实验数据应当场记录，不允许事后凭记忆追记。
每⼀实验⼩组在实验完毕后需将实验数据交指导教师审阅，教师签字后把仪器设备擦洗⼲净、桌⾯、地⾯进⾏打扫，然后才可离开实验室。
对教师未签字者需重做。
8.实验报告应认真书写，⼀般应于实验后三天内学习委员收齐交给教师，实验报告应有过程、有情况、有数据、也有分析，不合格者退回重做。
实验⼀⾦相样品的制备与观察⼀、实验⽬的1. 初步掌握制备⾦相样品的常规⽅法及要点。
2. 了解影响制样质量的因素及⾦相特征。
3. 进⼀步熟悉⾦相显微镜的操作和使⽤。
⼆、实验内容说明正确地检验和分析⾦属的显微组织必须具备优良的⾦相样品。
材科基实验报告
报告题目未知详细材料信息样品的金相分析样品号 4号报告完成人贾静焕学号 40830119一、实验目的：•培养学生独立分析显微组织和鉴别材料的能力。
•考查学生综合运用所学理论和实验技术的能力。
二、实验内容：（1）分析给定样品，根据已有信息，给出其含量以及定量计算的误差。
（2）分析样品的微观组织特点。
三、实验结果及分析1、样品外观特点Cu—Al合金的标准相图（富含Al）经查书籍，得到: ρ（Al）=2.70g/cm³; ρ(Cu)=8.96 g/cm³2.根据最后计算结果，在相图上标注合金所在位置。
根据相图上的信息，分别求共晶相和2得密度，计算过程如下：（1）共晶相密度：设Cu=33g, Al=67 Al=gρ(共晶)=100/（33/8.96+67/2.70）=3.509 g/cm³（2）θ相的密度：设Cu=52.5g，Al=47.5gρ(θ)= 100/(52.5/8.96+47.5/2.70)=4264 g/cm³3、金相样品的制备(1)样品的磨光与抛光经截取镶嵌好的试样，由于表面粗糙，形变层厚，因此需要在显微镜观察前，经过磨光与抛光处理。
实验中采用手工磨光。
磨光时在预磨机上，，用手将试样按在砂纸上，，在试样上所加的压力应力求均衡，磨面与砂纸完全接触，这样才能保证使整个磨面均匀磨削。
磨削过程中要不断转动90角，直至最后划痕都朝着一个方向。
抛光和磨光的方法大抵相同，但抛光时要适当保持抛光织物上的湿润度。
抛光织物太干，会引起抛光样品发热氧化，而太湿且抛光时间太长，会引起抛光样品发生坑蚀，出现麻点。
(2)样品的侵蚀剂选取以及侵蚀研究：本实验使用的侵蚀剂是20﹪的过硫酸铵水溶液。
二相合金的侵蚀主要是一个电化学过程，因为不同的相具有不同的电位，当样品侵蚀时，就形成许多微小的局部电位，具有较高负电位的一相为阳极被迅速溶解，而逐渐凹洼，具有较高正电位的一相为阴极，不被侵蚀，保持原有的平面，两相形成的电位差越大，侵蚀速度越快，在光线的照射下，两个相就形成了不同的颜色，凹洼的部分呈黑色，凸出的一相发亮呈白色。
材料科学基础实验内容
实验45 铁-碳相图计算一、实验目的1.了解CALPHAD方法；2.了解热力学稳态、亚稳态平衡；3.熟悉Thermo-Calc软件；4.掌握稳态、亚稳态铁-碳相图计算。
二、实验原理1）相图计算原理在体系中热力学平衡条件下相关系的几何描述即为相图。
相图计算就是运用热力学原理计算系统的相平衡关系并绘制出相图的科学研究。
相图计算的关键就是选择合适的热力学模型模拟各相的热力学性质随温度、压力、成分等的变化。
相图计算基于热力学第二定律，即对于物质一定但与外界有能量交换的体系（封闭体系），恒温恒压过程总是朝吉布斯（Gibbs）自由能降低的方向进行，当体系处于平衡状态时，体系的能量最低，每一组元在各相中的化学位相等，即Gibbs自由能曲线有公切线，因此原则上只要知道每一相在整个成分、温度与压力范围内的自由能，就可以判断在某一成分与压力下，一定成分的材料到底由哪些相组成，各相的成分与相对含量，从而计算出相图。
因此相图计算过程是由实测与物理计算的相图与热力学数据确定自由能表达式又由反过来自由能表达式计算相图与热力学数据的可逆过程（图5.1）[23]。
图5.1 相图计算的过程2）CALPHAD方法的基本步骤CALPHAD方法进行相图计算主要分为四个步骤。
A.根据体系中各相的结构特点，选择合适的热力学模型描述其Gibbs自由能，这些与温度、压力和浓度有关的自由能表达式中含有一定数量的待定参数；B.利用实测的相图与热化学数据优化出Gibbs自由能表达式中的待定参数；C.采用适当的算法和相应的计算机程序在计算机上按相平衡条件计算相图；D.将计算结果与实验数据比较和分析，如果两者相差较大，则调整待定参数或重新选择热力学模型，再进行一次优化计算，直至计算结果与大部分相图数据与热化学数据在实验误差范围内吻合。
相图优化与计算的过程见图5.2：收集与评估相图与热力学实测数据选择各相的吉布斯自由能模型重新评估实验数据重新选择吉布斯自由能模型给模型参数赋初值调整模型参数的值将现有参数计算的相图与热力学数据与实测数据进行比较建立数据库，计算所需相图与热力学数据图5.2相图计算流程图3）相图计算方法的优势相图实验测定中，漫长的时间以及对资源的大量占用都制约着体系相图的获得，尤其在高温、高压以及腐蚀性和放射性等极端环境中实验更是难以进行。
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实验报告
实验课程：材料科学基础
学生姓名：
学号：
专业班级：
年月日
实验一浇注和凝固条件对铸锭组织的影响
一、实验目的
1. 研究金属注定的正常组织。
2. 讨论浇注和凝固条件对铸锭组织的影响。
3. 初步掌握宏观分析方法。
二、实验内容说明
金属铸锭（件）的组织一般分为三个区域：最外层的细等轴晶区，中间的柱状晶区和心部的粗等轴晶区。
最外层的细等轴晶区由于厚度太薄，对铸锭（件）的性能影响不大；铸锭中间柱状晶区和心部的粗等轴晶区在生产上有较重要的意义，因此认为地控制和改变这两个区域的相对厚度，使之有利于实际产品，有很大意义。
铸锭的组织（晶区的数目、相对厚度、晶粒形状的大小等）除与金属材料的性质有关外，还受浇注和凝固条件的影响。
因此当给定某种金属材料时，可借变更铸锭的浇注凝固条件来改变三晶区的大小和晶粒的粗细，从而获得不同的性能。
本实验是通过对不同的锭模材料、模壁厚度、模壁温度、浇注温度及用变质处理和振动等方法浇注成的铝锭的宏观组织的观察，对铸锭的组织形成和影响因素进行初步的探讨，并对金属研究中经常要采用的宏观分析方法进行一次初步的实践。
本实验用以观察的铸锭样品浇注和凝固条件如后表：
三、实验步骤
1. 教师介绍金属宏观分析方法，讲解各样品浇注和凝固条件。
2. 学员轮流观察各种样品，结合已知的浇注和凝固条件分析各样品宏观组织的形成过程。
3. 描述所观察到的各样品的宏观组织。
四、实验报告要求
1. 叙述浇注正常组织的形成过程。
2. 逐一描绘各试样的宏观组织图，分析浇注和凝固条件对铸锭（件）组织的影响。
五、思考题
1. 简述宏观组织的特点及分析方法。
实验一浇注和凝固条件对铸锭组织的影响
实验报告
班级：日期：
姓名：学号：
同组姓名：
纯铝在不同凝固条件下凝固得到铸锭宏观组织的观察分析报告：
1. 叙述纯铝铸锭中不同晶区的形成过程。
3. 简述宏观分析方法。
实验二二元合金显微组织分析
一、实验目的
1. 熟悉几种典型的二元合金平衡和非平衡显微组织及几种典型成分的铝硅合金的非平衡组织。
2. 学会根据已知相图及显微组织观察分析各种组织的形成过程。
3. 掌握二元合金中成分、组织和性能之间变化的规律。
二、实验内容说明
由于纯金属性能的局限，特别是在强度方面远不能满足工业的要求，故生产中使用的金属材料几乎都是合金。
实用合金有二元合金，也有多元合金。
而不少多元合金可粗略地作为二元合金来分析。
所以就金属材料的研究而言，二元合金是最基本的合金体系。
二元合金的主要分析方法，一是借助于合金相图以分析相的组成；二是借助于显微观察以分析显微组织的形状。
二元相图的种类很多，不同种类的二元合金经不同处理后的显微组织观察也有很丰富的内容。
本实验准备了几种典型成分的合金试样，供大家观察其平衡组织，从而进一步熟悉不同的二元相图及二元系合金中成分、组织及性能之间的关系。
本实验所用试样如下：
(a) 20钢退火态 4%硝酸酒精腐蚀；
(b) 45钢退火态 4%硝酸酒精腐蚀；
(c) T12钢退火态 4%硝酸酒精腐蚀；
(d) Al-7Si亚共晶合金铸态0.5HF水溶液腐蚀；
(e) Al-12Si共晶合金铸态0.5HF水溶液腐蚀；
(f) Al-17Si过共晶合金铸态0.5HF水溶液腐蚀；
(g) Pb-75Sn过共晶合金铸态 4%硝酸酒精腐蚀
Al-Si，Pb-Sn相图见附图。
三、实验步骤
1. 认真观察实验室准备的碳钢和其它二元合金各个试样的显微组织，联系相图了解其组织形成过程。
2. 抓住特征描绘每只样品的显微组织图，在图下注明材料名称、处理状态、浸蚀剂、放大倍数和组织名称，并用箭头把组织名称标在组织图上。
3. 计算45钢室温时自由铁素体、总的铁素体、渗碳体的含量。
4. 讨论碳钢的碳分、组织与性能关系。
四、实验报告要求
1. 描绘各样品的显微组织。
2. 详细分析各种组织形成过程。
3. 选择一、二个合金计算其平衡组织中各相的相对含量。
五、思考题
1. 试分析Al-7Si亚共晶合金平衡冷却时组织变化过程，说明用杠杆定律计算相组成物与组织组成物时应注意之点。
2. 对匀晶合金、共晶合金、亚共晶合金以及包晶合金如何根据相图及观察到的组织（平衡冷却与非平衡冷却之组织）分析冷却速度对组织形态的影响。
3. 试从相组成及形态特点分析低、中、高碳钢平衡组织的性能特点。
实验二二元合金显微组织分析
实验报告
班级：日期：
姓名：学号：
同组姓名：
二元合金微观组织的观察分析报告：
1. 描绘各样品的显微组织，标注其中的特征组织，并详细分析各种组织形成过程。
2. 选择其中一种合金计算其平衡组织中各相的相对含量。