材料科学基础试验报告
材料科学与工程基础实验实验报告详解
郑州航院材料成型及控制工程专业材料科学与工程基础实验课设报告学生姓名：一、综述1. 马氏体组织综述马氏体是将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
马氏体通常有片状、板条状，但金相观察中通常表现为针状。
高的强度和硬度是马氏体的主要特征之一，通常低碳马氏体具有良好的强度和一定的韧性，高碳马氏体强度高、韧性大。
回火马氏体一般是淬火钢经低温回火（150~250℃）所得组织。
有成分不均匀的过饱和的 a-固溶体与高度弥散分布的碳化物FeXC所组成，基本上保持了淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。
它主要用于各种高碳的切削刃具、量具、冷冲模具、滚动轴承以及渗碳件等。
低温回火后的工件硬度一般在60HRC以上。
2. 索氏体组织综述索氏体是钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物，索氏体组织属于珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细，索氏体具有良好的综合机械性能。
回火索氏体由淬火钢高温回火（500~650℃）所得组织，是较细小的铁素体与球状渗碳体的混合物。
具有良好的机械性能，硬度一般在28-33HRC.习惯上将淬火钢加高温回火相结合的热处理工艺称为调质，其目的是获得强度，硬度、塑性和韧性都较好的综合机械性能。
因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。
回火后硬度一般为HB200－330。
3. 屈氏体组织综述屈氏体是通过奥氏体等温转变所得到的由铁素体与渗碳体组成的极弥散的混合物。
是一种最细的珠光体类型组织，其组织比索氏体组织还细。
回火屈氏体淬火钢经中温回火(350~500℃)所得组织，是极细小的铁素体与球状渗碳体的混合物。
其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。
因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。
二、实验过程1. 热处理加工方法、过程（1）T8号钢：①淬火将试样置于780ºC炉膛内，保温6分钟左右，取出试样对其进行油冷。
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。
《材料科学基础》-实验报告###
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。
材料科学研究实验报告
材料科学研究实验报告引言材料科学研究实验是为了探索材料的性质和应用而进行的一系列实验。
本报告将记录我们在材料科学研究中进行的实验设计、实验过程和实验结果。
通过这些实验，我们希望可以更好地了解和应用材料科学的知识。
实验方法实验材料我们选择了标准的金属样本进行实验，包括铁、铜和铝。
实验步骤1. 准备实验所需的材料和设备；2. 分别将铁、铜和铝样本进行清洗，以去除表面的污垢；3. 借助显微镜观察样本的微观结构；4. 将样本放入实验仪器中，进行拉伸实验，记录拉伸前后的长度和负载；5. 分析实验数据，计算杨氏模量和屈服强度等指标。
实验设备- 显微镜：用于观察材料的微观结构；- 拉伸仪：用于进行拉伸实验并记录实验数据。
实验结果显微镜观察通过显微镜观察样本的微观结构，我们发现铁、铜和铝都具有晶体结构。
铁和铜的晶体结构较为有序，呈现出明显的晶界和晶体间的排列。
而铝的晶体结构则较为松散，晶界较不明显。
拉伸实验在拉伸实验中，我们记录了拉伸前后的长度和负载，并通过计算得到了每种材料的杨氏模量和屈服强度。
结果表明铁具有较高的杨氏模量和屈服强度，铜次之，铝最低。
这与我们对材料的性质有一定的认知一致，铁具有较高的强度和刚性，适用于需要承受大负荷的场合，如建筑结构。
铜具有较好的导电性和导热性，常用于电子器件和导线。
铝具有较低的密度和良好的延展性，常用于航空航天和汽车制造。
结论通过本次实验，我们对铁、铜和铝等金属材料进行了研究，并得到了它们的一些基本性质。
这些实验结果为我们深入了解和应用材料科学提供了重要的参考和依据。
通过进一步研究和实验，我们可以不断拓展关于材料的认知，并为材料科学的发展做出贡献。
参考文献1. Smith, W.F. (2006). "Structure and Properties of Engineering Alloys". McGraw-Hill.2. Callister Jr., W.D. (2007). "Materials Science and Engineering: An Introduction". Wiley.。
材基实验报告
材基实验报告一、实验目的本次材基实验旨在深入了解和掌握材料的基本性能和特性，通过一系列实验操作和数据分析，提高我们对材料科学的认识和实践能力。
二、实验材料与设备（一）实验材料1、金属材料：＿____（列出具体金属材料的名称和规格）2、高分子材料：＿____（列出具体高分子材料的名称和规格）3、陶瓷材料：＿____（列出具体陶瓷材料的名称和规格）（二）实验设备1、万能材料试验机：用于进行拉伸、压缩等力学性能测试。
2、硬度计：测量材料的硬度。
3、显微镜：观察材料的微观组织结构。
4、热重分析仪：分析材料的热稳定性。
三、实验内容与步骤（一）拉伸实验1、准备好待测试的金属材料试样，按照标准尺寸进行加工。
2、将试样安装在万能材料试验机上，设置拉伸速度和加载方式。
3、启动试验机，开始拉伸实验，记录拉伸过程中的力和位移数据。
4、实验结束后，取下试样，观察其断口形貌。
（二）硬度测试1、选择合适的硬度测试方法，如布氏硬度、洛氏硬度或维氏硬度。
2、对待测材料进行表面处理，确保测试面平整光滑。
3、使用硬度计进行硬度测试，记录测试结果。
（三）微观组织观察1、对金属材料进行切割、镶嵌、研磨和抛光处理，制备成金相试样。
2、用腐蚀剂对试样进行腐蚀，以显示其微观组织。
3、将制备好的试样放在显微镜下观察，拍摄微观组织图像。
（四）热重分析1、称取一定量的高分子材料或陶瓷材料试样，放入热重分析仪的样品盘中。
2、设置升温程序和气氛条件。
3、启动热重分析仪，记录试样在加热过程中的质量变化。
四、实验结果与分析（一）拉伸实验结果1、根据拉伸实验数据，绘制应力应变曲线。
2、计算材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能指标。
3、分析材料的拉伸性能与组织结构的关系。
（二）硬度测试结果1、比较不同材料的硬度值，分析硬度差异的原因。
2、探讨硬度与材料的成分、加工工艺等因素的相关性。
（三）微观组织观察结果1、描述所观察到的金属材料的微观组织特征，如晶粒大小、相分布等。
材料科学基础实验报告
材料科学基础实验报告材料科学基础实验报告引言：材料科学是一个广泛而深奥的领域，涉及到材料的性质、结构、合成以及应用等方面。
在材料科学的学习中，实验是不可或缺的一部分。
本次实验旨在通过对材料的基础实验，探究材料的特性和性能，为进一步研究和应用提供基础知识。
实验一：金属材料的力学性能测试本实验选取了常见的金属材料，如铝、铜和钢，通过拉伸试验和硬度测试来研究其力学性能。
首先，我们制备了标准试样，并使用万能试验机进行拉伸试验。
通过记录试样的载荷-位移曲线，我们可以获得材料的强度、延伸性和弹性模量等参数。
同时，我们还使用了洛氏硬度计对试样进行硬度测试，以了解材料的硬度特性。
实验结果表明，不同金属材料具有不同的力学性能，这与其晶体结构和成分有关。
实验二：陶瓷材料的热性能测试陶瓷材料是一类重要的材料，具有优异的耐热性和绝缘性能。
本实验选取了常见的陶瓷材料，如氧化铝和硅酸盐陶瓷，通过热膨胀系数测试和热导率测试来研究其热性能。
我们使用热膨胀仪对试样进行热膨胀系数测试，通过测量试样在不同温度下的长度变化，可以计算出材料的热膨胀系数。
同时，我们还使用热导率仪对试样进行热导率测试，以了解材料的导热性能。
实验结果表明，不同陶瓷材料具有不同的热性能，这与其晶体结构和成分有关。
实验三：聚合物材料的电性能测试聚合物材料是一类重要的材料，具有优异的电绝缘性能和机械柔韧性。
本实验选取了常见的聚合物材料，如聚乙烯和聚苯乙烯，通过电阻率测试和介电常数测试来研究其电性能。
我们使用四探针电阻计对试样进行电阻率测试，通过测量试样的电阻和几何尺寸，可以计算出材料的电阻率。
同时，我们还使用介电常数测试仪对试样进行介电常数测试，以了解材料的电绝缘性能。
实验结果表明，不同聚合物材料具有不同的电性能，这与其分子结构和链状排列有关。
实验四：复合材料的力学性能测试复合材料是一类由两种或多种不同材料组成的材料，具有优异的力学性能和应用潜力。
本实验选取了常见的纤维增强复合材料，如碳纤维增强聚合物复合材料，通过弯曲试验和冲击试验来研究其力学性能。
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B1》实验指导书
《材料科学基础B》(《金属学与热处理》)实验指导书与实验报告（材成专业）宁向梅李谦编河南科技大学工程材料实验教学中心目录实验一金相显微样品的制备及金相显微镜的使用 (1)实验二金属结晶过程及铸锭组织观察 (11)实验三铁碳合金的平衡组织观察 (14)实验四金属的塑性变形与再结晶 (17)实验五碳钢的热处理操作及其组织观察 (20)实验六合金钢组织及钢热加工后显微缺陷的观察 (25)实验七铸铁与有色金属显微组织观察 (29)附录—硬度计的使用 (33)实验报告 (39)实验一金相显微镜的构造及使用 (40)实验二金相试样的制备 (41)实验三金属结晶过程及铸锭组织观察 (42)实验四铁碳合金平衡组织观察 (43)实验五金属的塑性变形与再结晶 (45)实验六碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定 (47)实验七合金钢组织及钢在热加工后显微缺陷观察 (49)实验八铸铁与有色金属显微组织观察 (51)实验一金相显微样品的制备及金相显微镜的使用一、实验目的1、掌握金相显微样品的制备过程和基本方法。
2、了解金相显微镜的基本原理、构造，初步掌握显微镜的正确使用。
3、初步掌握测定金属材料晶粒度的方法。
二、实验内容1、每个人制备45钢的金相显微样品—块。
2、初步熟悉金相显微镜的基本原理、构造和正确的使用方法，用不同放大倍数观察所制备的45钢的显微组织。
3、用比较法测定工业纯铁的晶粒度。
三、概述运用金相显微镜观察制备好了的金相试样的组织或缺陷，这种方法称金相显微分析方法。
它可以观察、研究金属材料或另件中细小的用粗视分析方法不能观察到的组织及缺陷。
进行显微分析的主要工具是金相显微镜。
作为金相显微分析用的光学显微镜其放大倍数为几十倍到2000倍，分辨率为2500Å左右。
若要观察研究更微小的微观缺陷，则要应用透射电镜、扫描电镜及X光射线技术等分析方法来进行。
(一)金相显微样品的制备1、取样①取样部位及磨面(观察面)的选择：根据被检验金属材料或另件的特点、加工工艺及研究目的进行选择。
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。
材料科学基础实训报告
一、实验目的通过本次实训，使学生掌握材料科学基础实验的基本原理、实验方法和实验技能，提高学生的动手能力和科学实验素养，培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯。
二、实验内容1. 材料物理性能测试（1）实验原理：通过测定材料的力学性能、热性能、电性能等，了解材料的性质。
（2）实验仪器：万能材料试验机、高温炉、电热炉、电导率仪等。
（3）实验步骤：① 材料力学性能测试：根据实验要求，进行拉伸、压缩、弯曲等试验，测定材料的强度、弹性模量、屈服极限等。
② 材料热性能测试：在高温炉中加热材料，测定材料的熔点、热膨胀系数等。
③ 材料电性能测试：用电导率仪测定材料的电阻率、电导率等。
2. 材料化学分析（1）实验原理：通过化学分析方法，测定材料的化学成分、含量等。
（2）实验仪器：原子吸收光谱仪、X射线荧光光谱仪、气相色谱仪等。
（3）实验步骤：① 样品前处理：将材料样品进行研磨、过筛、干燥等处理。
② 化学分析方法：根据实验要求，选择合适的方法进行测定，如原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、气相色谱法等。
③ 结果分析：根据实验数据，分析材料的化学成分、含量等。
3. 材料微观结构观察（1）实验原理：通过光学显微镜、扫描电镜等仪器，观察材料的微观结构。
（2）实验仪器：光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等。
（3）实验步骤：① 样品制备：将材料样品进行切割、抛光、腐蚀等处理。
② 微观结构观察：根据实验要求，选择合适的仪器进行观察，如光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等。
③ 结果分析：根据观察结果，分析材料的微观结构、组织、缺陷等。
三、实验结果与分析1. 材料物理性能测试结果：（1）力学性能：材料在拉伸试验中，断裂强度为X MPa，弹性模量为Y GPa，屈服极限为Z MPa。
（2）热性能：材料在高温炉中加热至X℃时，熔点为Y℃。
（3）电性能：材料在室温下，电阻率为Z Ω·m。
2. 材料化学分析结果：根据原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、气相色谱法等实验结果，分析出材料的化学成分、含量等。
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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
• 绘出十四种布拉维格子； • 叙述球体的紧密堆积过程； • 描述配位四面体和配位八面体共顶、共面、共棱
只能形成一种在三维空间无限延伸的大分子
石墨 C
石墨的晶体结构
氯化钠 NaCl
Cl–作ＡＢＣＡＢＣ……最紧密堆积, Na+充填在所有八面体空隙中。
NaCl晶体中阴、阳离子配位数
氯化铯CSCl
氯化铯晶体结构
萤石
萤石晶体结构
反萤石型结构
碱金属元素的氧化物R2O、硫化物R2S、碲化物R2Te、硒化物 R2Se等A2X型化合物为反萤石型结构，也称为反同形体。
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A C B A C B A
面心立方紧密堆积的前视图
ABCABC形式的堆积，为什么 是面心立方堆积？
C B A
等径球体紧密堆积所形成的空隙
四
八
面
面
体
体
空
空
隙
隙
空隙数量
六方紧密堆积 立方紧密堆积
每个球体周围
四面体空隙：8个 八面体空隙：6个
配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )
A B A B A
六方紧密堆积的前视图
第三层的另一种排列方式，是将球 对准第一层的 2，4，6 位，不同 于AB 两层的位置，这是C层。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到立方紧密积— ABCABC型。
实验目的
• 掌握十四种布拉维空间格子（点阵）形式； • 掌握等大球体的紧密堆积原理； • 掌握配位多面体的连接情况； • 掌握几种常见的无机化合物的晶体结构模型； • 通过晶体模型观察，理解同质多晶现象；理解晶
体的结构与性质之间的关系。
实验内容
• 观察十四种布拉维点阵； • 观察球体的紧密堆积； • 观察不等大球体紧密堆积中，阳离子和阴离子的位
连接的情况； • 描述氯化钠、氯化铯、金红石、萤石的晶体结构
特点； • 分析金刚石和石墨的晶体结构与其性能的关系。
思考题
（1）根据晶体的晶格常数，判断晶体所属的晶系： ①镁橄榄石：ａ=4.76Å ｂ=10.21Å ｃ=5.99Å α=β=γ=90° ②α-石英：ａ=4.96Å ｂ=4.96Å ｃ=5.45Å α=β= 90°γ=120° ③镁方柱石：ａ=7.79Å ｂ=7.79Å ｃ=5.02Å α=β=γ=90° ④β-C2S：ａ=5.48Å ｂ=9.28Å ｃ=6.76Å α=γ=90°β=94°33ˊ
尺寸相差大的离子晶体
氯化钠晶体
半径较大的负离子仍按六方或立方紧密堆积方式排列， 半径较小的正离子则按其本身的大小，填充在四面体或八面体空 隙中，形成不等大球体的紧密堆积。
配位数与配位多面体
阳离子的配位数则取决于阴阳离子的半径比
(c)不稳定
(a) 稳定
(b)稳定
阳离子配位数与阴阳离子半径比关系
离子半径 0~0.155 0.155~0.225 0.225~0.414 0.414~0.732 0.732~1.00 比r+/r-
CaTiO3晶体结构
AB2O4型无机化合物
AB2O4型晶体以尖晶石为代表，式中A为2价，B为3价正 离子，尖晶石结构属于立方晶系。
[AlO6]八面体
镁铝尖晶石晶体结构
[MgO4]四面体
MgAl2O4尖晶石
尖晶石晶体结构
思考题
（2）比较各晶系的对称特点，判断下列对称型属于 哪一晶系：
① L33L23PC ② 4L33L23PC ③ L2PC
④ 3L23PC ⑦ 3L44L36L2
⑤ Li63L23P ⑧ L44L25PC
⑥ L22P ⑨C
（3）试用鲍林规则，分析氯化钠的晶体结构。
结晶学基础知识
球体紧密堆积原理
正负离子的位置与萤石 结构中的相反，即碱金 属离子占据F-的位置， O2-或其他负离子占据 Ca2+的位置。
反萤石型结构Βιβλιοθήκη 金红石①③
② ④
金红石晶体结构 （a）晶胞结构图， （b）（001）面上的投影图
金红石
金红石结构的单位晶胞 金红石结构中［TiO6］八面体及其联结方式
CaTiO3（钙钛矿型）