材料科学基础实验ppt课件
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材料科学基础课件PPT
• 材料的结构包括不同晶体结构和非晶体，以及显微镜下的微观 结构，哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才
能实现控制结构的目的。
• 材料的性能包括物理性能、化学性能、力学性能。
• 其内部结构包括 四个层次：①原 子结构；②结合 键；③原子的排 列方式；④显微 组织
2021/3/10
6
（二）材料科学与材料工程的关系
• 材料科学的形成：“材料”早存在，“材料科学”提出于20世 纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震动很大，在大学相 继建立十余个材料科学研究中心，自此开始，“材料科学”一 词广泛应用。
• 一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工程是解决“怎 么做”的学问。材料科学的基础理论，为材料工程指明方向，
为更好地选择、使用材料，发挥现有材料的潜力、发展新材料 提供理论基础。
• 材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或者说
各自强调的中心不同，它们之间并没有一条明确的界线，因此，
后来人们常常将二者放在一起，采用一个复合名词－材料科学
2021/3/1与0 工程（MSE，Material Science and Engineering）
功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料
2021/3/10
10
（四）材料的应用
• 让我们回顾几项有影响的事例，以便加深理解材料的发展在人类社会发 展中起了举足轻重的作用。
• 计算机与材料
1、计算机经历：电子管→晶体管→集成电路时代
2、个人电脑移动存储器的比较
材料科学的发展是计算机飞速发展的基础
种类
《材料科学基础》
《Foundations of Materials Science》
2021/3/10
《材料科学基础》课件
THANKS
感谢观看
稳定性
材料在化学环境中保持其组成和结构的能力。
腐蚀性
材料与化学物质反应的能力，一些材料容易受到腐蚀。
活性
材料参与化学反应的能力和程度。
耐候性
材料在各种气候条件下的稳定性，如耐紫外线、耐风雨等。
材料的力学性质
弹性模量
描述材料抵抗弹性变形的能力。
硬度
材料表面抵抗被压入或划痕的能力。
韧性
材料吸收能量并抵抗断裂的能力。
材料科学的发展历程
总结词
概述材料科学的发展历程，包括重要的里程碑和代表 性人物。
详细描述
材料科学的发展历程可以追溯到古代，如中国的陶瓷和 青铜器制作，古埃及的石材加工等。然而，材料科学作 为一门独立的学科是在20世纪中期才开始形成的。在 这个时期，一些重要的里程碑包括开发出高温超导材料 、纳米材料和光电子材料等新型材料，这些材料的出现 极大地推动了科技的发展。同时，一些杰出的科学家如 诺贝尔奖得主也在这个领域做出了卓越的贡献。随着科 技的不断进步，材料科学的发展前景将更加广阔。
。
绿色材料与可持续发展
绿色材料
采用环保的生产方式，开发具有环保性能的新型材料，如可降解 塑料、绿色建材等。
节能减排
通过采用新型材料和技术，降低能源消耗和减少污染物排放，实现 节能减排的目标。
可持续发展
推动材料科学的发展，实现经济、社会和环境的协调发展，促进可 持续发展。
非晶体结构与性质
非晶体的结构特征
非晶体中的原子或分子的排列是无序的，不遵循长程有序的晶体 结构。
非晶体的物理和化学性质
非晶体的物理和化学性质与晶体不同，如玻璃态物质具有较好的化 学稳定性和机械强度。
材料科学基础实验课件
实验设备
介绍实验所需的各种设备和器材 ，如显微镜、热分析仪、光谱仪 等，并简要说明其用途和特点。
设备使用方法
详细介绍实验设备的操作步骤和 方法，包括设备的安装、调试和 使用过程，以确保实验的准确性 和可靠性。
实验操作流程
01
02
03
实验前准备
说明实验前的准备工作， 包括实验材料的选取、设 备的检查和实验环境的准 备等。
实验步骤
详细介绍实验的操作步骤， 包括实验的开始、进行和 结束等阶段，确保实验的 顺利进行。
数据处理与分析
说明实验数据的处理和分 析方法，包括数据的采集、 整理、分析和解释等，以 得出准确的实验结果。
安全注意事项
实验室安全规则
紧急处理方法
强调实验室安全的重要性，遵守实验 室安全规则和操作规程。
说明实验过程中可能出现的意外情况 和紧急处理方法，如火灾、泄漏等， 以提高实验人员的应急处理能力。
材料科学基础实验课件
• 引言 • 材料科学基础实验理论知识 • 实验操作与步骤 • 实验结果分析与讨论 • 实验总结与展望
01
引言
实验目的
掌握材料科学基础实 验的基本原理和方法
培养实验操作技能和 数据分析能力
了解材料的物理和化 学性质及其与结构和 性能的关系
实验背景
材料科学是研究材料的组成、结构、性质和应用的一门科学，与工农业生产、国 防建设和人民生活密切相关。
05
实验总结与展望
实验收获与体会
实验技能提升
通过本次实验，我掌握了材料制 备、表征和性能测试的基本技能，
为后续的科研工作打下了坚实的 基础。
理论知识应用
实验过程中，我深刻体会到了理论 知识与实际操作的结合，加深了对 材料科学基础知识的理解。
材料科学基础完整ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
离子% 结 ）= [-1 e 合 -1 4(X A 键 X B )（ 2 1% 00
另一种混合键表现为两种类型的键独立 纯在例如一些气体分子以共价键结合，而 分子凝聚则依靠范德瓦力。聚合物和许多 有机材料的长链分子内部是共价键结合， 链与链之间则是范德瓦力或氢键结合。石 墨碳的上层为共价键结合，而片层间则为 范德瓦力二次键结合。
.
5
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
八.材料科学研究的内容：材料结构的基础知识、
晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构及相图、材
料的凝固、材料中的原子扩散、热处理、工程材
料概论等主要内容。 .
子，因此，它们都是良好的电绝缘体。但当
.
16
处在
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
高温熔融状态时，正负离子在外电场作用 下可以自由运动，即呈现离子导电性。
2.共价键
（1）通过共用电子对形成稳定结构
.
13
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三.结论
1.原子核周围的电子按照四个量子数的规定 从低能到高能依次排列在不同的量子状态 下，同一原子中电子的四个量子数不可能 完全相同。
材料科学基础ppt课件
性能/性质
成分/结构 MSE的四个组成要素
表1.1 各电子壳层及亚壳层的电子状态
主量子数 壳层序号
次量子数 亚壳层状态
量子数规定 的状态数目
考虑自旋量子数后 的状态数目
壳层 总电子数
1
1s
1
2
2s 2p
1 3
3s
1
3
3p
3
3d
5
4s
1
4
4p 4d
3 5
4f
7
2
2（＝2×12）
2
8（＝2×22）
6
2
配位数: 致密度:
Z＝12
Kn4r3 /V
3
6(4/3a)3(1/2a)3 0.74＝74%
轴比：c/a 1.633
图2-7 两个简单六方晶格穿 插在一起构成密排六方晶格
密排六方晶格，hcp （hexagonal close-packed）
第四章 金属的结晶与元相图
凝固：物质从液态转变为固态的过程。 结晶：物质从液态转变为晶体（固态）的过程。
6
18（＝2×32）
10
2
6 10
32（＝2×42）
14
f
d
p
f
d
s
f
d
p s
能
d
p
s
p
量
d
s
p
s p
s s
1
2
3
4
5
6
7
主量子数n
图1.1 电子能量水平随主量子数和次量子数的变化情况
3s
2N电子
2p
6N电子Leabharlann 2s 1s1原子2原子
《材料科学基础》PPT课件
编辑版ppt
9
w（Cu）为35%的Sn-Cu合金冷却到415℃时发生L+ε→η的包晶转变，如图 7.35（a）所示，剩余的液相冷却227℃又发生共晶转变，所以最终的平 衡组织为η+（η+Sn）。而实际的非平衡组织（见图7.35（b））却保留相 当数量的初生相ε（灰色），包围它的是η相（白色），而外面则是黑色 的共晶组织。
Pt等。
编辑版ppt
3
图7.30所示的PT-AG相图是具 有包晶转变相图中的典型代 表
图中ACB是液相线，AD，PB是固相线，DE是Ag在Pt为基的α固溶体的 溶解度曲线，PF是Pt在Ag为基的β固溶体的溶解度曲线。水平线DPC是包晶转变 线，成分在DC范围内的合金在该温度都将发生包晶转变：
LC+αD βP 包晶反应是恒温转变，图中P点称为包晶点
室温平衡组织 为:β+αⅡ
合金Ⅱ缓慢冷至包晶转变前的结晶过程与上述包晶成分合金相同，由于合金Ⅱ中的液相 的相对量大于包晶转变所需的相对量，所以包晶转变后，剩余的液相在继续冷却过程中， 将按匀晶转变的方式继续结晶出β相，其相对成分沿CB液相线变化，而β相的成分沿PB线 变化，直至t3温度全部凝固结束，β相成分为原合金成分。在t3至t4温度之间，单相β无 任何变化。在t4温度以下，随着温度下降，将从β相中不断析出αⅡ。
第七章 二元系相图及其合金的凝固
制作人:李凌锋 080207022
编辑版ppt
1
7.3.3包晶相图及其合金凝固
1.包晶相图 2.包晶合金的凝固及其平衡组织 3.包晶合金的非平衡凝固 7.3.4溶混间隙相图与调幅分解
编辑版ppt
2
ONE.包晶相图
包晶转变定义：
组成包晶相图的两组元，在液态可无限互溶， 而在固态只能部分互溶。在二元相图中， 包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反 应形成另一固相的恒温转变。具有包晶转 变的二元合金有Fe-C，Cu-Zn，Ag-Sn，Ag-
材料科学基础ppt课件
11
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
12
元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
23
网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
28
无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
12
元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
23
网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
28
无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
材料科学基础ppt
组织是指用金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶体或晶粒大小、方向、形状排 列状况等组成关系的组成物。不同的组织具有不同的力学性能和物理性能。
第一章 材料结构的基本知识
一、原子的电子排列
第一节 原子结构
原子
原子核
中子 质子
核外电子
原子的结构示意图
原子的运动轨道是有四个量子数所确定的，它们分别为主量子数、次量子数、磁 量子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(n=1、2、3、4·····），
正方晶系： d h k 1 / l h [ /a ) ( 2 ( k /b ) 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
六方晶系：
d h k 1 / l4 / [ 3 ( h 2 h k k 2 ) /a 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
第二节 纯金属的晶体结构
一. 典型金属的晶体结构
金属晶体中的结合键是金属键，由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶 体都具有排列紧密、对称性高的简单晶体结构。最常见的典型金属通常具有面心立方（A1 或fcc）、体心立方（A2或bcc）和蜜排六方（A3或hcp）三种晶体结构。
四. 晶面间距
1. 晶面间距：相邻两平行晶面间的距离。
2. 计算公式
对于各晶系的简单点阵，晶面间距与晶面指数 (hkl) 和点阵常数(a,b,c)之间有如下
关系：
立方晶系：
dhk la/h ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k2l2]1/2
四方晶系：
d h k1 l/h [2 (k 2 )/a 2 ( l/c )2 ] 1 /2
二.材料性能与内部结构的关系
材料的不同性能都是由其内部结构决定的。从材料的内部结构来看，可分为四个 层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
第一章 材料结构的基本知识
一、原子的电子排列
第一节 原子结构
原子
原子核
中子 质子
核外电子
原子的结构示意图
原子的运动轨道是有四个量子数所确定的，它们分别为主量子数、次量子数、磁 量子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(n=1、2、3、4·····），
正方晶系： d h k 1 / l h [ /a ) ( 2 ( k /b ) 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
六方晶系：
d h k 1 / l4 / [ 3 ( h 2 h k k 2 ) /a 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
第二节 纯金属的晶体结构
一. 典型金属的晶体结构
金属晶体中的结合键是金属键，由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶 体都具有排列紧密、对称性高的简单晶体结构。最常见的典型金属通常具有面心立方（A1 或fcc）、体心立方（A2或bcc）和蜜排六方（A3或hcp）三种晶体结构。
四. 晶面间距
1. 晶面间距：相邻两平行晶面间的距离。
2. 计算公式
对于各晶系的简单点阵，晶面间距与晶面指数 (hkl) 和点阵常数(a,b,c)之间有如下
关系：
立方晶系：
dhk la/h ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k2l2]1/2
四方晶系：
d h k1 l/h [2 (k 2 )/a 2 ( l/c )2 ] 1 /2
二.材料性能与内部结构的关系
材料的不同性能都是由其内部结构决定的。从材料的内部结构来看，可分为四个 层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
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实验数据记录：用表格形式（见实验讲义） 数据处理：作２条[ 1－（1－G）1 / 3 ] 2 ~ t关系曲线，应该为直线，
得到反应速度常数，注意比较不同温度下的反应速度常数， 根据反应速度常数计算反应活化能。
思考题
9
10
差热分析
相关章节：非晶态的结构与性质、相图与相平衡 目的是认识差热曲线的作用 实验原理
[ 1－（1－G）1 / 3 ] 2 = Kj t Kj = Aexp（-Q / RT） TG法： Na2CO3 ＋ SiO2 Na2SiO3 ＋ CO2 ↑
恒温下，通过测量不同时间t时失去的CO2的重量，可计算出其对应的转化率G。 作[ 1－（1－G）1 / 3 ] 2 ~ t关系曲线，应该为直线，斜率为反应速度常数。 在根据反应速度常数计算反应活化能。
材料科学基础实验
顾少轩
2009年10月
1
分散进行 30学时 实验项目7项 实验指导教师：任课老师+实验员 地点：无机非金属实验中心 3楼 4楼 教材：《无机非金属材料实验》伍洪标主编 实验课成绩：按等级评定
2
实验项目
粘土-水系统 -（电动）电位的测定14 固相反应15 差热分析17 淬冷法研究相平衡16 材料体积密度、吸水率及气孔率的测定39 热学性能综合分析
·玻璃的热膨胀系数的测定43 ·陶瓷片的热稳定性测试45
3
预习报告
实验目的 实验原理
写在实验报告上 注意的是：要自己理解了写，不要全盘照抄
熟悉实验步骤和实验过程 明确实验需要观察的实验现象和数据 思考：可能得出的现象和结论，以及思考题 不懂的地方标出
实验报告：按实验报告书的格式写
字迹清楚、报告整洁
密度
真密度 不含游离水材料的质量与材料的真实体积比
体积密度
不含游离水材料的质量与材料的总体积（包括材料的实体 积和全部孔隙所占的体积）之比
封闭气孔率
气孔率指材料中气孔体积与材料总体积之比 真气孔率
开口气孔率 吸水率：试样放在蒸馏水中，在规定的温度和时间内吸水质量和试样原质量之比。
相关章节：烧结
目的是了解在陶瓷材料、耐火材料、塑料、复合材料等材料的科研和生产中，测定这三
个指标对质量控制有重要意义。
实验原理 阿基米德原理测密度
ｍ１ d L d = ---------------
ｍ１ － ｍ２
ｍ１— 在空气秤量物体时所得物体的质量； ｍ２— 在液体中秤量物体时所得物体的质量； d L — 液体的密度。
4
粘土－水系统电动电位的测定
相关章节：固体的表面与界面 目的是了解固体的表面结构与内部不同
实验原理
清洁的单晶固体的表面结构：表面质点受力不均衡，固体表面具有较高的表面能， 表面质点通过结构调整（极化变形）等途径降低自己高的表面能。因此表面往往会形成 扩散双电层结构，表面被负离子屏蔽。
粘土颗粒表面带电原因：摩擦、吸附、电离、同晶取代、表面断键、表面质 点位移等。一般带负电。
8
实验过程与设备：有很大改进。不用接冷却水，用的是电子天平而不是减码分析天平。 实验是在确定温度下进行，700℃和750℃。
电子天平去皮清零（按O/T键） 然后迅速加入试样（试样在坩埚中摊平，约0.5g或药勺的1/3左右） 坩埚下降到炉中适当位置 同时通过电子天平读取试样重量，此为原始反应物的重量 同时开始记录时间，以后每隔3min记录一次时间和重量（若反应较 快，可以缩短记录数据的间隔时间），记录到重量不发生变化或开 始增加为止，大约5～7次数据。
6
7
固相反应
相关章节：固相反应 目的是了解固体之间反应的机理及动力学规律 实验原理 什么是固相反应； 固相反应动力学方程：采用转化率G（已反应的反应物量与原始反应物重量的比值）与反
应时间t之间的积分或微分关系来表示。 测量固相反应速率的方法：TG法（失重法）
本实验通过失重法来考察Na2CO3 － SiO2系统的固相反应，并对其动力学规律进行验证。 其动力学规律应该符合杨德方程 ：
Hale Waihona Puke 24.93
4.7
4
4.3
5
4.5
注意误差
6
4.1
7
4.9
8
4.6
9
4.3
10
4.2
t=4.5549 = -21.957mv c=25
V=50.248 L=80.003 u=17.562
说明：t-计时平均值s c-样品温度/℃
-电动电位/mv
V-电极两端所加电压/v L-电泳池长度/μm
u-电泳速度μm/s
特点：准确度相当高，测试工作量相当大，对试样要求严格。
实验：Na2O ：2SiO2（Na2CO3和SiO2为原料 ） 750℃ 和900℃ 分别保温30 min 水中淬冷、干燥后制作油浸试样，在显微镜下观测
实验现象：2个温度下，淬冷的样品的状态 显微镜下观测到的现象
得到什么结论？思考题？ 12
材料体积密度、吸水率及气孔率的测定
物质在加热过程中，由于脱水、分解或相变等物理化学变化，经常会产生吸热或放热效应。 在程序控制温度下，将待测试样与参比物质在相同条件下加热或冷却，待测试样与参比物 之间的温差与温度的关系，从而给出材料结构变化的相关信息，来达到对物质进行定性或 定量分析的目的。
实验过程与设备：检流计改为数字的；样品的放置在那个 样品座按实验员的要求。
空白曲线 是２个样品座都放的标准样品，目的是消除系统误差 石膏试样升温至300℃ 。
数据记录及处理：按书上数据记录表记录 ；画差热曲 线，读出吸热峰的温度，并与标准图谱进行比较。
思考题
11
淬冷法研究相平衡
相关章节：相图与相平衡 目的是了解相图的研究方法 实验原理
选定不同组成的试样长时间在一系列预定的温度下加热保温，使它们达到对应温度 下的平衡结构状态。迅速冷却试样，由于相变来不及进行，冷却后的试样保持了高温下 的平衡结构状态。用显微镜或X-射线物相分析，就可以确定物系相的数目、组成及含量 随温度而改变的关系。将测试结果记入相图中相应点的位置，绘制出相图。
粘土 －水系统中，在固液 界面上会出现扩散双电层。
根据胶粒移动的方向判断胶粒带电的正负 根据电泳速度的快慢，计算胶体物系的 - 电位的大小
5
实验设备：BDL-B型表面电位粒径仪测量 注意：该设备自动化程度高，不用测电导率，C值也由BDL-B自动给出
思考题
自动计数，自动计算结果，示例如下：
1
5.3
得到反应速度常数，注意比较不同温度下的反应速度常数， 根据反应速度常数计算反应活化能。
思考题
9
10
差热分析
相关章节：非晶态的结构与性质、相图与相平衡 目的是认识差热曲线的作用 实验原理
[ 1－（1－G）1 / 3 ] 2 = Kj t Kj = Aexp（-Q / RT） TG法： Na2CO3 ＋ SiO2 Na2SiO3 ＋ CO2 ↑
恒温下，通过测量不同时间t时失去的CO2的重量，可计算出其对应的转化率G。 作[ 1－（1－G）1 / 3 ] 2 ~ t关系曲线，应该为直线，斜率为反应速度常数。 在根据反应速度常数计算反应活化能。
材料科学基础实验
顾少轩
2009年10月
1
分散进行 30学时 实验项目7项 实验指导教师：任课老师+实验员 地点：无机非金属实验中心 3楼 4楼 教材：《无机非金属材料实验》伍洪标主编 实验课成绩：按等级评定
2
实验项目
粘土-水系统 -（电动）电位的测定14 固相反应15 差热分析17 淬冷法研究相平衡16 材料体积密度、吸水率及气孔率的测定39 热学性能综合分析
·玻璃的热膨胀系数的测定43 ·陶瓷片的热稳定性测试45
3
预习报告
实验目的 实验原理
写在实验报告上 注意的是：要自己理解了写，不要全盘照抄
熟悉实验步骤和实验过程 明确实验需要观察的实验现象和数据 思考：可能得出的现象和结论，以及思考题 不懂的地方标出
实验报告：按实验报告书的格式写
字迹清楚、报告整洁
密度
真密度 不含游离水材料的质量与材料的真实体积比
体积密度
不含游离水材料的质量与材料的总体积（包括材料的实体 积和全部孔隙所占的体积）之比
封闭气孔率
气孔率指材料中气孔体积与材料总体积之比 真气孔率
开口气孔率 吸水率：试样放在蒸馏水中，在规定的温度和时间内吸水质量和试样原质量之比。
相关章节：烧结
目的是了解在陶瓷材料、耐火材料、塑料、复合材料等材料的科研和生产中，测定这三
个指标对质量控制有重要意义。
实验原理 阿基米德原理测密度
ｍ１ d L d = ---------------
ｍ１ － ｍ２
ｍ１— 在空气秤量物体时所得物体的质量； ｍ２— 在液体中秤量物体时所得物体的质量； d L — 液体的密度。
4
粘土－水系统电动电位的测定
相关章节：固体的表面与界面 目的是了解固体的表面结构与内部不同
实验原理
清洁的单晶固体的表面结构：表面质点受力不均衡，固体表面具有较高的表面能， 表面质点通过结构调整（极化变形）等途径降低自己高的表面能。因此表面往往会形成 扩散双电层结构，表面被负离子屏蔽。
粘土颗粒表面带电原因：摩擦、吸附、电离、同晶取代、表面断键、表面质 点位移等。一般带负电。
8
实验过程与设备：有很大改进。不用接冷却水，用的是电子天平而不是减码分析天平。 实验是在确定温度下进行，700℃和750℃。
电子天平去皮清零（按O/T键） 然后迅速加入试样（试样在坩埚中摊平，约0.5g或药勺的1/3左右） 坩埚下降到炉中适当位置 同时通过电子天平读取试样重量，此为原始反应物的重量 同时开始记录时间，以后每隔3min记录一次时间和重量（若反应较 快，可以缩短记录数据的间隔时间），记录到重量不发生变化或开 始增加为止，大约5～7次数据。
6
7
固相反应
相关章节：固相反应 目的是了解固体之间反应的机理及动力学规律 实验原理 什么是固相反应； 固相反应动力学方程：采用转化率G（已反应的反应物量与原始反应物重量的比值）与反
应时间t之间的积分或微分关系来表示。 测量固相反应速率的方法：TG法（失重法）
本实验通过失重法来考察Na2CO3 － SiO2系统的固相反应，并对其动力学规律进行验证。 其动力学规律应该符合杨德方程 ：
Hale Waihona Puke 24.93
4.7
4
4.3
5
4.5
注意误差
6
4.1
7
4.9
8
4.6
9
4.3
10
4.2
t=4.5549 = -21.957mv c=25
V=50.248 L=80.003 u=17.562
说明：t-计时平均值s c-样品温度/℃
-电动电位/mv
V-电极两端所加电压/v L-电泳池长度/μm
u-电泳速度μm/s
特点：准确度相当高，测试工作量相当大，对试样要求严格。
实验：Na2O ：2SiO2（Na2CO3和SiO2为原料 ） 750℃ 和900℃ 分别保温30 min 水中淬冷、干燥后制作油浸试样，在显微镜下观测
实验现象：2个温度下，淬冷的样品的状态 显微镜下观测到的现象
得到什么结论？思考题？ 12
材料体积密度、吸水率及气孔率的测定
物质在加热过程中，由于脱水、分解或相变等物理化学变化，经常会产生吸热或放热效应。 在程序控制温度下，将待测试样与参比物质在相同条件下加热或冷却，待测试样与参比物 之间的温差与温度的关系，从而给出材料结构变化的相关信息，来达到对物质进行定性或 定量分析的目的。
实验过程与设备：检流计改为数字的；样品的放置在那个 样品座按实验员的要求。
空白曲线 是２个样品座都放的标准样品，目的是消除系统误差 石膏试样升温至300℃ 。
数据记录及处理：按书上数据记录表记录 ；画差热曲 线，读出吸热峰的温度，并与标准图谱进行比较。
思考题
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淬冷法研究相平衡
相关章节：相图与相平衡 目的是了解相图的研究方法 实验原理
选定不同组成的试样长时间在一系列预定的温度下加热保温，使它们达到对应温度 下的平衡结构状态。迅速冷却试样，由于相变来不及进行，冷却后的试样保持了高温下 的平衡结构状态。用显微镜或X-射线物相分析，就可以确定物系相的数目、组成及含量 随温度而改变的关系。将测试结果记入相图中相应点的位置，绘制出相图。
粘土 －水系统中，在固液 界面上会出现扩散双电层。
根据胶粒移动的方向判断胶粒带电的正负 根据电泳速度的快慢，计算胶体物系的 - 电位的大小
5
实验设备：BDL-B型表面电位粒径仪测量 注意：该设备自动化程度高，不用测电导率，C值也由BDL-B自动给出
思考题
自动计数，自动计算结果，示例如下：
1
5.3