《复合材料科学与工程》-实验指导书doc
复合材料与工程专业教学培养方案
复合材料与工程专业教学培养方案一、专业特色复合材料与工程专业隶属本校材料科学与工程学院。
学院有我国首批博士和硕士学位授予点，现有材料科学与工程一级学科博士点、材料科学与工程博士后科研流动站和材料学、材料加工工程、材料物理与化学、高分子化学与物理四个硕士点。
材料学科是上海市重点学科。
学院设有材料科学研究所、无机材料研究所、国防材料研究所、生物材料研究所，建立了国家教育部军工复合材料科研生产基地、教育部超细材料制备与应用重点实验室、教育部医用生物材料工程中心、国家宝石检测中心、中国运动场地合成材料测试中心和上海市汽车非金属材料工程研究中心等研究机构。
本专业实行应用基础研究和工程开发研究相结合，以经济建设为主战场，努力实现产学研相结合，力争办成一流重点专业。
本校复合材料与工程专业创建于1972年，树脂基复合材料的研究与开发具有较强的实力。
现在作为重新恢复的专业，将专业面从树脂基复合材料拓宽到陶瓷基复合材料和金属基复合材料，培养复合材料与工程研究开发、设计、管理等方面的高级工程技术人才。
主要课程设置是为了培养学生具有宽厚和扎实的基础理论和工程技术基础。
二、培养目标及要求培养目标：本专业培养德、智、体全面发展的，掌握复合材料制备与工程研究、开发设计与应用的理论基础和实验技能，具有对复合材料进行材料设计、结构设计、工艺设计、开发先进复合材料及制品的能力；掌握复合材料的成型加工技术和设备原理；了解复合材料学科前沿发展信息，适应二十一世纪我国社会主义现代化建设的复合型高级工程技术人才。
基本要求：1.热爱祖国，坚持四项基本原则，具有为国家富强和民族振兴而奋斗的理想，具有为社会主义现代化建设服务的事业心和社会责任感。
2.具有勤奋求实、协作创新的精神，“知识、能力、素质”综合发展。
3.本专业重视学生素质教育和综合能力提高，培养学生具有社会主义精神文明的思想道德和良好的文化素养与健康的心理素质以及强烈的创新意识。
4.掌握复合材料的组成、结构、性能间的相互关系；具有对复合材料进行材料设计、结构设计、工艺设计、性能测试、开发先进复合材料及制品的初步能力；掌握复合材料的成型加工技术和设备原理；具有对复合材料及制品加工过程的技术经济分析和管理的初步能力。
材料科学与工程专业实验教学大纲
材料科学与工程专业实验教学大纲《材料现代测试方法》实验教学大纲课程名称：材料现代测试方法英文名：Advanced Analysis Methods for Materials课程编码：课程总学时：48实验总学时：12课程总学分：3实验课学分：开课对象：材料科学与工程学院本科生开课学期：6本大纲主撰人：刘云飞一、课程目的和任务本课程是材料学院各专业一门必修的实验课。
目的在于使学生了解和掌握现代分析仪器的分析原理、使用方法和在材料研究方面的应用。
二、课程基本内容和要求了解和掌握X射线衍射分析、电子显微分析、热分析和傅立叶红外变换光谱的仪器结构、操作、试样制备及结果分析方法。
三、实验项目的设置及学时分配1、实验过程中对每位学生预习、出勤及实验完成情况、动手能力、分析解决问题能力进行考察，占总成绩的50%；2、对实验报告（包括实验结果、思考题回答等）进行综合评分，占总成绩的50%；3、对上述实验成绩综合后作为本课程实验成绩按照20%计入总成绩。
五、实验教材《材料科学与工程专业实验指导书》《材料科学与工程实验-1》实验教学大纲课程名称：材料科学与工程实验-1英文名：Experiments on Material Science and Engineering：Part 1课程编码：课程总学时：32实验总学时：32课程总学分：2实验课学分：2开课对象：材料科学与工程专业本科生开课学期：5本大纲主撰人：兰祥辉一、课程目的和任务本课程是材料科学与工程专业本科生的专业基础实验课程，包括了晶体结构、材料科学基础与材料表面与界面等方面的知识，是学生学习专业课和从事本专业的科研、生产等必备的专业基础。
通过本实验课程的学习，培养学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力，使学生进一步巩固已学的专业基础理论知识。
二、课程基本内容和要求本课程是一门教学实验课程，要求学生在了解和掌握材料科学基础、晶体结构、材料表面等课程的理论知识的基础上，独立进行相关实验，明确实验目的，掌握实验原理，了解实验过程，能用已学的理论知识解释实验现象，写出实验报告。
粉体粒度分布的测定激光法
复合材料科学与工程实验指导书实验：复合材料结构微观观察一、实验目的1. 了解几种典型复合材料的显微组织形貌特征；2. 学会用定量金相的方法来测定增强相或基体的体积分数；3. 掌握颗粒增强复合材料的密度及弹性模量的评估方法。
二、实验原理混合定理：根据混合定理可以计算复合材料的性能。
对于标量性能，像密度、热熔，复合材料的性能是各向同性的并可以用最简单的混合定理来计算。
如复合材料的密度ρc 可用公式（1）来计算。
ρc =V m ρm +V f ρf （1）式中ρm 和ρf 分别为基体与增强相的密度，V m 和V f 分别为基体与增强相的体积分数。
对于矢量性能如弹性模量、导电率，复合材料的性能与增强相的形状与取向有关。
如纤维增强复合材料弹性模量是各向异性的，在纤维方向的弹性模量E c 可用混合定理公式（2）来计算E c =V m E m +V f E f （2）式中E m 和E f 分别为基体与增强相的弹性模量。
如果增强体为颗粒状的复合材料，其弹性模量为各向同性，可用混合定理（3）来计算。
E c =V m E m +KV f E f （3）式中K 为修正系数，与V f 和 E r /E m 的比值有关，其值通常在0.1 ~ 0.6。
体积分数：在计算复合材料性能时，要知道增强相和基体的体积分数。
由于复合材料不透明，不能直接观察三维空间图像，只能在二维截面上得到有关几何参数，然后运用数理统计的方法推断三维空间的几何参数。
如V f =L f （L f 为增强相的线长度分数 L f ），只要测出增强相的线长度分数 L f ，即可求得增强相的体积分数V f 。
用截线法测量增强相的线长度分数L f 如图1所示。
测量时，在显微组织照片上作任意直线，把落在增强相上的线段相加（L α=L 1+L 2+L 3+….），得总长度L α，然后除以测试线总长度L T ，即可求得增强相体积分数：V f =L f =T L L α （4）图1截线法测量L f用截线法测量L f 与放大倍数无关。
材料科学实验指导书
质料科学实验课本(一级实验指导书)东华大学质料科学与工程中心实验室汇编2009年7月一、实验目的介电特性是电介质质料极其重要的性质。
在实际应用中，电介质质料的介电系数和介质损耗是非常重要的参数。
例如，制造电容器的质料要求介电系数尽量大，而介质损耗尽量小。
相反地，制造仪表绝缘器件的质料则要求介电系数和介质损耗都尽量小。
而在某些特殊情况下，则要求质料的介质损耗较大。
所以，通过测定介电常数(ε)及介质损耗角正切(tg δ)，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的种种因素，为提高质料的性能提供依据。
本实验的目的：1、探讨介质极化与介电常数、介质损耗的干系；2、了解高频Q 表的事情原理；3、掌握室温下用高频Q 表测定质料的介电常数和介质损耗角正切值。
二、实验原理凭据物质电结构的看法，任何物质都是由差别的电荷组成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。
当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个历程称为极化。
对差别的质料、温度和频率，种种极化历程的影响差别。
1、介电常数(ε)：某一电介质(如硅酸盐、高分子质料)组成的电容器在一定电压作用下所得到的电容量C x 与同样巨细的介质为真空的电容器的电容量C o 之比值，被称为该电介质质料的相对介电常数。
oxC C =ε 式中：C x —电容器两极板布满介质时的电容；C ο —电容器两极板为真空时的电容； ε —电容量增加的倍数，即相对介电常数介电常数的巨细体现该介质中空间电荷相互作用削弱的水平。
作为高频绝缘质料，ε要小，特别是用于高压绝缘时。
在制造高电容器时，则要求ε要大，特别是小型电容器。
在绝缘技能中，特别是选择绝缘质料或介质贮能质料时，都需要考虑电介质的介电常数。
别的，由于介电常数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。
所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变革规律的研究，还可以推断绝缘质料的分子结构。
2．介电损耗(tg δ)：指电介质质料在外电场作用下发热而损耗的那部分能量。
《材料科学与工程综合实验》课程教学大纲(本科)
材料科学与工程综合实验（Comprehensive Experiments of Materials Science and Engineering）课程代码：07410085学分：1学时：32先修课程：材料科学基础，材料科学研究方法，材料测试方法，材料力学性能，材料物理性能适用专业：复合材料工程教材或实验指导书：（选填）一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程针对材料科学与工程大类专业完成本专业的基础课程的理论学习后开设的对应实验课程，旨在为培养学生实际动手操作能力，加深学生对材料科学与工程先导课程中基础理论知识的理解，学会综合运用各种测试方法、表征手段与工具等解决材料科学与工程实际问题的能力。
（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。
应包括知识目标和能力目标。
）课程目标1：掌握材料科学研究所需的各种微观组织表征手段，如X射线衍射仪、光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等设备用于表征材料的微观结构；课程目标2：掌握材料科学研究所需的各种力学和物理性能测试方法如硬度、拉伸和压缩试验、冲击韧性、摩擦磨损等力学性能测试手段和热膨胀系数、导电性等物理性能测试手段用于获得材料内在的性能参数；课程目标3：掌握利用文字报告、图表等对材料科学与工程领域的实验数据的表达和解析能力。
注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点：1.毕业要求指标点3-2. 能够在社会、环境、法律等现实约束条件下，通过技术经济环境评价对设计方案的可行性进行研究。
2.毕业要求指标点4-4. 能对实验数据或结果进行正确的分析和解释，并通过信息综合归纳总结有效的结论。
注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“✓”，也可标注“H、M、L”。
二、本课程开设的实验项目注：1.类型：指验证性、综合性、设计性等；2.要求：指必做、选做。
2024武汉理工复合材料大纲
2024武汉理工复合材料大纲一、课程介绍本专业主要从事复合材料的基础理论和应用技术的教学及研究工作，培养学生具备复合材料领域的科学素养和技术能力，为国家和地方的航空航天、汽车、船舶、电子、建筑、能源等行业的发展培养高层次、复合型的复合材料专门人才。
二、专业培养目标1.掌握基本的材料学、力学、工程力学、热力学、物理化学等基础理论和知识，具有扎实的数理基础和专业知识；2.掌握复合材料的加工制备、表征与评价、应用和管理等方面的知识，具有扎实的实验技能和工程实践能力；3.具有较强的科学研究和技术创新能力，能够开展科学研究、技术开发和工程设计等工作；4.具有良好的团队协作和沟通能力、较强的自主学习和终身学习能力、一定的工程项目管理和市场经济意识；5.具有良好的职业道德素质、全面发展、综合素质较高，能够适应现代制造业和社会的发展需要。
三、主干课程1.材料力学2.复合材料力学3.复合材料制备技术4.复合材料表征与评价5.复合材料应用与管理6.复合材料设计与制造7.复合材料工程实践8.复合材料科研方法9.复合材料改性技术10.复合材料结构设计11.复合材料环境影响12.复合材料材料科学基础四、实践环节1.材料实验2.复合材料制备实验3.复合材料表征实验4.复合材料成型实践5.复合材料应用技术实训6.复合材料设计实践7.复合材料科研实践五、实习环节1.企业实习2.社会调查3.综合设计4.仿真计算5.产品开发六、毕业设计要求学生根据所学的知识和技能，选择一个复合材料领域的实际问题，进行科学研究或应用研究，并完成一定的毕业设计报告和成果展示。
毕业设计要求学生在恰当的时间完成对所选题目的策划、调研、实验、计算、仿真、设计等工作，并在老师的指导下完成设计报告和成果展示。
七、教学要求1.注重基础知识与基本理论的教学，使学生牢固掌握专业基础知识；2.注重实践技能和工程实践的培养，提高学生工程实践能力；3.注重科学研究和技术创新的指导，发展学生的科学研究和创新意识；4.注重实习环节和毕业设计的实践教学环节，使学生在实际工作中得到锻炼；5.注重学生综合素质的培养，提高学生的综合素质。
材料科学与工程基础实验指导书
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实验一
普通光学金相显微镜的构造及使用
一、实验目的 1．了解普通光学显微镜的构造，各主要部件及元件的效用。 2．掌握正确的使用操作规程及维护方法。 二、金相显微镜的原理及使用 1．原理 正常人眼看物体时， 最适宜的距离大约在 250mm 左右， 在这一距离眼睛可以很好地区 分物体的细微部分而不易疲劳，这个距离称为“明视距离” 。物体上的两点要能被眼睛分辨 清楚，必须使它们的像落在人眼视网膜的两个不同的感光细胞上，从眼睛的光心到物体两 端所引的两条直线的夹角叫视角，人眼可分辨清楚的最小视角为 2′∼4′，在 250mm 处能分 辨的最小距离约 0.15∼0.30mm。为了增大视角，就在物体与眼睛间置一放大镜，其放大倍 数为：
M =
250 f
f 为放大镜的焦距，从上式可见，f 愈小、M 愈大，但实际上不可能用焦距很短的放大镜 来观察。透镜的曲率半径太小，眼睛所观察 的范围就更小，且象差愈显著，所以放大镜 一般在 20 倍以下， 若要再提高放大倍数以观 察更细微的物体，就必须用显微镜。 显微镜通过物镜及目镜两次放大而得到 倍数较高的放大像。图 1-1 是它的放大原理 图。 若将试样置于物镜下方的焦点 F1 外少 许，则物镜将试样上被观察的物体（以箭头 所指 WS 表示）放大，而在物镜的上方得到 一个倒立的实像 W1S1， 在设计显微镜时就已 安排好使这个实像刚好落在目镜的焦点 F2 以 内，因而再经过目镜放大后，人眼在目镜上 观察时， 在 250mm 的明视距离处， 看到一个 经再次放大的虚像 W2S2。 所以观察到的像是 经物镜和目镜两次放大的结果。总的放大倍 数 M 应为物镜放大倍数 M 物与目镜放大倍数 M 目的乘积，即：
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5．调整和维护 1）光源的调整 光源的调整包括径向调整与轴向调整，前者的目的是让发光点调到仪器的光学系统的 光轴上；后者主要是让灯丝通过聚光镜后汇聚在孔径光阑上，以得到“平行光照明” 。光源 精确调整好后应达到视野照明最明亮且均匀，视野内无灯丝像。 2）光阑的调整 在金相显微镜的照明系统中常有两个孔径可变的光阑。孔径光阑装在光源聚光透镜之 后，视域光阑装在孔径光阑之后。 （1）孔径光阑 孔径光阑用以控制射向物镜的入射光束的粗细。孔径光阑若开得太大，则入射光过强， 增加了镜筒内部的反射与炫光，降低影像的衬度。缩小孔径光阑可避免上述弊病，且可消 除由透镜边缘引起的球面像差并提高映像的景深。但若孔径光阑缩得太小，光束只通过物 镜的中心部分，使实际的数值孔径减小，使物镜的分辨能力降低。因此，应按观察的要求 适当调节孔径光阑的大小。一般是调到刚好使光线充满物镜的后透镜为宜，此时物镜的分 辨能力最高。有人认为可以将试样调焦后，去掉目镜，观察镜筒内的光斑，以刚好充满镜 筒底部的四分之三为准。一般却是调节到观察时物像最清晰、不产生浮雕，晶界不变形、 不弯曲，光的强弱使人眼舒适为原则。物镜的数值孔径不同，透镜组尺寸也不同，更换物 镜后必须重新调节孔径光阑。 （2）视场光阑 视场光阑用以改变视场大小、减小镜筒内部的反射与炫光以提高映像的衬度而不影响 物镜的分辨能力。视场光阑的调节方法是在显微镜调焦后，缩小视场光阑，在目镜中观察 其像，然后扩大它，使其边缘正好包围整个视物。有时为了观察某一试样的局部细致组织， 也可将视场光阑缩小到刚好包围此局部组织，以收到更好的效果。 总之，孔径光阑与视场光阑，都是为了提高成像质量而加入到光线系统中去的。通过 调节这些光阑可最大限度地利用物镜的鉴别率并得到良好的衬度。 3）维护要点 金相显微镜是精密光学仪器，使用时必须了解其基本原理及操作规程，要认真维护、 保管，细心谨慎使用。 （1）操作显微镜时双手及样品干净，绝不允许把侵蚀剂未干的试样在显微镜下观察， 以免腐蚀物镜。 （2）操作时应精力集中，小心谨慎。接电源时应通过变压器，装卸或调换镜头时必须 放稳后才可松手，不可粗心大意。 （3）调焦距时，应先转动粗调螺丝，使物镜尽量接近试样（目测） ，然后一边从目镜 中观察，一边调节粗调螺丝使物镜慢慢上升直到逐渐看到组织时，再用微调螺丝调至清晰 为止。 （4）显微镜的光学系统部分严禁用手或手帕等去擦，而必须用专用的驼毛刷或镜头纸 轻轻擦试。 （5）使用过程中，若发生故障，应立即报告老师，不得自行拆动。
材料科学与工程基础实验指导书
第六章 X射线衍射
实验1物相定性分析 实验2物相定量分析
第七章材料的热学性能
实验1无机材料导热系数测定 实验2差热分析 实验3热重分析 实验4膨胀分析
第八章电子显微镜
实验1透射电镜复型样品的制备 实验2透射电镜薄膜样品制备 实验3透射电镜结构及薄膜样品观察 实验4透射电镜电子衍射 实验5透射电镜样品衍衬像及高分辨像观察（选做） 实验6扫描电镜结构、原理及应用 实验7电子探针结构、原理及应用
第十章材料科学与工程综合实验
实验1真空感应悬浮熔炼实验 实验2玻璃熔制实验 实验3酒精热法和超声波辐射法合成ZnO纳米晶
精彩摘录
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材料科学与工程基础实验指导 书
读书笔记模板
01 思维导图
03 读书笔记 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 目录分析 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
实验
材料
分析
材料科学
专业
试验
透射电镜
基础
学生
实验 实验
制备
工程
材料
淬内容摘要
本书内容涵盖材料科学专业所应用的基础实验，包括材料制备、结构表征及性能测试，通过此类实验能使学 生在材料科学实验基本技能方面得到训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识，建立起完整的知识体系，从而有 效地提高学生的科研及创新能力，适合材料类各专业。
谢谢观看
4 第十章材料科
学与工程综合 实验
5 第十一章实验
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复合材料科学与工程实验指导书
实验：复合材料结构微观观察
一、实验目的
1. 了解几种典型复合材料的显微组织形貌特征；
2. 学会用定量金相的方法来测定增强相或基体的体积分数；
3. 掌握颗粒增强复合材料的密度及弹性模量的评估方法。
二、实验原理
混合定理：根据混合定理可以计算复合材料的性能。
对于标量性能，像密度、热熔，复合材料的性能是各向同性的并可以用最简单的混合定理来计算。
如复合材料的密度ρc 可用公式（1）来计算。
ρc =V m ρm +V f ρf （1）
式中ρm 和ρf 分别为基体与增强相的密度，V m 和V f 分别为基体与增强相的体积分数。
对于矢量性能如弹性模量、导电率，复合材料的性能与增强相的形状与取向有关。
如纤维增强复合材料弹性模量是各向异性的，在纤维方向的弹性模量E c 可用混合定理公式（2）来计算
E c =V m E m +V f E f （2）
式中E m 和E f 分别为基体与增强相的弹性模量。
如果增强体为颗粒状的复合材料，其弹性模量为各向同性，可用混合定理（3）来计算。
E c =V m E m +KV f E f （3）
式中K 为修正系数，与V f 和 E r /E m 的比值有关，其值通常在0.1 ~ 0.6。
体积分数：在计算复合材料性能时，要知道增强相和基体的体积分数。
由于复合材料不透明，不能直接观察三维空间图像，只能在二维截面上得到有关几何参数，然后运用数理统计的方法推断三维空间的几何参数。
如V f =L f （L f 为增强相的线长度分数 L f ），只要测出增强相的线长度分数 L f ，即可求得增强相的体积分数V f 。
用截线法测量增强相的线长度分数L f 如图1所示。
测量时，在显微组织照片上作任意直线，把落在增强相上的线段相加（L α=L 1+L 2+L 3+….），得总长度L α，然后除以测试线总长度L T ，即可求得增强相体积分数：
V f =L f =
T L L α （4）
图1截线法测量L f
用截线法测量L f 与放大倍数无关。
不过为提高测量精度，应考虑测量的截线数量，使用的截线总数越多，测量误差越小。
增强相尺寸：对于颗粒增强复合材料，一般用增强相直径大小表示增强相尺寸。
对于形状不规则的增强相可用平均截线长度L ′来表示其尺寸。
平均截线长度指在截面上任意测试直线穿过每个增强相颗粒的平均值。
L ′＝P L α （5） 式中P 为测试线上增强相颗粒数。
三、仪器及材料
金相显微镜与数码图像处理系统；SiC 增强铝合金、Cu-W 合金、Al-Cu 复合材料、玻璃纤维增强聚酯树脂。
四、实验步骤
1． 观察并拍照复合材料试样
a) 利用显微镜观察一个复合材料试样，并用数码摄像仪进行拍照；
b) 记录该试样中增强材料与基体材料；
c) 按基体和增强材料对所观察试样进行复合材料分类。
2． 颗粒SiC 增强2024铝合金体积分数、密度和弹性模量计算
a) 用金相分析软件打开颗粒SiC 增强2024铝合金复合材料金相照片；用截线法测量照片中SiC 颗粒尺寸并 计算平均值L′；用截线法测量照片中SiC 颗粒的线长度分数 L f ；
b) 计算该复合材料中SiC 的体分数V f ；
c) 计算该复合材料的密度ρc 和弹性模量E c 。