材料科学基础实验
材料科学基础实验教材
材料科学基础实验教材一、材料性能与结构本实验教材将首先介绍材料的基本性能，包括力学性能、物理性能和化学性能。
这些性能对于材料的制备、加工和使用有着至关重要的影响。
通过实验，学生将了解和掌握如何测定材料的各种性能，以及如何通过调整材料的结构来改善材料的性能。
二、晶体结构分析晶体结构是决定材料性能的重要因素。
本实验教材将介绍晶体结构的基本知识，包括晶格结构、晶体对称性等。
学生将通过实验掌握如何分析晶体的结构，以及如何利用晶体结构分析结果来预测材料的物理和化学性能。
三、相图与相变相图是研究材料相变的重要工具。
本实验教材将介绍相图的基本原理和应用，包括二元相图、三元相图等。
学生将通过实验了解和掌握如何利用相图来预测材料的相变行为，以及如何通过调整材料的成分和温度来控制材料的相变过程。
四、材料的力学性能材料的力学性能是衡量材料性能的重要指标之一。
本实验教材将介绍各种力学性能的测试方法，包括拉伸、压缩、弯曲、冲击等。
学生将通过实验了解和掌握如何测定材料的各种力学性能，以及如何通过调整材料的成分和结构来改善材料的力学性能。
五、材料的物理性能材料的物理性能包括电学性能、光学性能、热学性能等。
本实验教材将介绍这些性能的测试方法，以及如何通过调整材料的成分和结构来改善材料的物理性能。
学生将通过实验了解和掌握如何测定材料的各种物理性能，以及如何在实际应用中合理选用材料。
六、材料的化学性能材料的化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。
本实验教材将介绍这些性能的测试方法，以及如何通过调整材料的成分和结构来改善材料的化学性能。
学生将通过实验了解和掌握如何测定材料的化学性能，以及如何在化学腐蚀环境下正确选用材料。
七、材料的制备技术材料的制备技术是材料科学的重要分支之一。
本实验教材将介绍一些常用的材料制备技术，包括熔炼法、沉积法、热压法等。
学生将通过实验了解和掌握如何制备各种材料，以及如何通过优化制备工艺来提高材料的性能。
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-实验指导-实验04 浇注和凝固条件对铸锭组织的影响
实验四浇注和凝固条件对铸锭（件）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。
研究表明，铸锭（件）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（件）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（件）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。
3. 简述宏观分析方法。
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。
无机材料科学基础实验指导书-1
实验一淬冷法研究相平衡一．实验目的1.从热力学角度建立系统状态（物系中相的数目，相的组成及相的含量）和热力学条件（温度，压力，时间等）以及动力学条件（冷却速率等）之间的关系。
2.掌握静态法研究相平衡的实验方法之一──淬冷法研究相平衡的实验方法及其优缺点。
3.掌握浸油试片的制作方法及显微镜的使用，验证Na2O —SiO2系统相图。
二．基本原理从热力学角度来看，任何物系都有其稳定存在的热力学条件，当外界条件发生变化时，物系的状态也随之发生变化。
这种变化能否发生以及能否达到对应条件下的平衡结构状态，取决于物系的结构调整速率和加热或冷却速率以及保温时间的长短。
淬冷法的主要原理是将选定的不同组成的试样长时间地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，然后迅速冷却试样，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、组成及含量随淬冷温度而改变的关系。
将测试结果记入相图中相应点的位置，就可绘制出相图。
淬冷法是用同一组成的试样在不同温度下进行试验。
将试样装入铂金坩埚中，在淬火炉内保持恒定的温度，当达到平衡后把试样以尽可能快的速度投入低温液体中（水浴，油浴或汞浴），以保持高温时的平衡结构状态，再在室温下用显微镜进行观察。
这是可能出现三种情况：（1）若淬冷样品中全为各向同性的玻璃相，则可以断定物系原来所处的温度（T1）在液相线以上。
（2）若在温度（T2）时，淬冷样品中既有玻璃相又有晶相，则液相线温度就处于T1和T2之间。
（3）若淬冷样品全为晶相，则物系原来所处的温度（T3）在固相线以下。
由于绝大多数硅酸盐熔融物粘度高，结晶慢，系统很难达到平衡。
采用动态方法误差较大，因此，常采用淬冷法来研究高粘度系统的相平衡。
本实验用淬冷法验证Na2O-SiO2系统相图，实验中样品的均匀性对试验结果的准确性影响较大，因此，常常将原料制成玻璃以得到组成均匀的样品。
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。
材料科学基础实验指南
实验一 金相显微镜的原理、结构和使用一、实验目的1. 了解金相显微镜的结构原理，熟悉种种零件的性能和服从。
2. 掌握辨别率的看法及其影响因素。
3. 学会正确操纵金相显微镜。
二、实验原理利用金相显微镜视察金相试样的组织或缺陷的要领称为金相显微阐发。
它是研究金属质料微观结构最根本的一种实验技能，在金属质料研究领域中占有很重要的职位。
在现代金相显微阐发中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜。
这里仅对常用的光学金相显微镜作一般介绍。
（一） 显微镜的根本原理、结构及使用1. 显微镜的根本原理最简单的显微镜可以仅由两个透镜组成。
图1-1为相显微镜成像的光学原理示意图。
图中AB 为被视察的物体，对着被视察物体的透镜O1叫物镜；对着人眼的透镜O2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"。
其位置正幸亏人眼的明视距离（约250mm ）处。
在显微镜中所视察的就是这个虚像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) 物镜的辨别率物镜的辨别率是指物镜能清晰辨别试样两点间最小距离的能力。
物镜辨别率的数学公式为：图1.1 成像光学原理A d 2λ=式中：d —物镜的辨别率；λ—入射光源的波长；A —物镜的数值孔径，它体现物镜的聚光能力。
由公式可知，波长λ越短，数值孔径A 越大，则辨别能力就越高（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，即通过物镜边沿的光芒与物镜轴线所成的角度。
材料科学基础(金属)试验指导书
材料科学基础(金属)试验指导书材料科学基础(金属)试验指导书一、实验目的1.了解金属组织在金相显微镜下的形貌特征。
2.熟悉金属的脱碳淬火工艺。
3.测定金属的机械性能。
二、实验原理1.金相显微镜金相显微镜是一种用于观察金属和其他材料组织的光学显微镜。
它可以显示材料的显微结构，如组织、晶体结构、纤维结构等。
金相显微镜能够显示各种金属的相以及其对应的晶体结构，因此，可以对金属的组织进行观察和分析。
2.脱碳淬火工艺脱碳淬火也称洁净度高温淬火，是在高温下进行的淬火工艺，目的是通过提高温度来提高钢材的洁净度。
在脱碳淬火过程中，首先将钢材加热到高温，然后将其冷却到室温。
这个过程可以增加钢材的硬度和强度，但也会使其更加脆化，因此脱碳淬火常常与调质工艺组合使用。
3.机械性能材料的机械性能包括：拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率和冲击强度等。
用试验仪器进行拉伸、压缩、弯曲等拉伸强度、屈服强度测试，用冲击试验仪进行冲击试验以获得样品的断裂伸长率和冲击强度。
三、实验设备金相显微镜、脱碳淬火炉、恒温箱、淬火槽、打样机、UNI-WD-10型卡氏硬度计、万能试验机、冲击试验机。
四、实验步骤1.制备金属试样将棒材切割成长度30mm，直径12mm左右的试样，然后在打样机上打磨成30mm×2mm×2mm的块状样品；2.脱碳淬火将制备好的金属试样放入脱碳淬火炉中加热至950℃，保温30min，然后冷却到室温后，样品颜色变为深红色；3.磨光、腐蚀用研磨纸将金属样品磨光，然后用氢氧化钠溶液进行腐蚀处理，腐蚀5~10s，然后清洗干净；4.显微观察将样品放入金相显微镜中观察，观察时应选择透射光源，并调整显微镜的放大倍数，观察组织形貌、晶粒大小和形状、相种类和分布等结构特点。
5.硬度测试用UNI-WD-10型卡氏硬度计对样品进行硬度测试，一块样品测试三次，每次测试量程分别为HRA、HRB、HRC，记录三次测试结果的平均值。
6.拉伸、屈服强度测试用万能试验机对样品进行拉伸、屈服强度测试，测量拉伸强度、屈服强度，为了得到更可靠的数据，应测量3个样品每个样品测试3次。
材料科学基础实验指导书
《材料科学基础》课程实验指导书实验一金属塑性变形与再结晶一、实验目的1、认识金属冷变形加工后及经过再结晶退火后的组织性能和特征变化；2、研究变形程度对再结晶退火前后组织和性能的影响。
3．讨论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。
二、概述1．显微镜下的滑移线与变形孪晶金属受力超过弹性极限后，在金属中将产生塑性变形。
金属单晶体变形机理指出，塑性变形的基本方式为：滑移和孪晶两种。
所谓滑移，是晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动（实质为位错沿滑移面运动）的结果。
滑移后在滑移面两侧的晶体位向保持不变。
把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。
变形后的显微组织是由许多滑移带（平行的黑线）所组成。
在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点：①各晶粒内滑移带的方向不同（因晶粒方位各不相同）；②各晶粒之间形变程度不均匀，有的晶粒内滑移带多（即变形量大），有的晶粒内滑移带少（即变形量小）；③在同一晶粒内，晶粒中心与晶粒边界变形量也不相同，晶粒中心滑移带密，而边界滑移带稀，并可发现在一些变形量大的晶粒内，滑移沿几个系统进行，经常看见双滑移现象（在面心立方晶格情况下很易发现），即两组平行的黑线在晶粒内部交错起来，将晶粒分成许多小块。
（注：此类样品制备困难，需要先将样品进行抛光，再进行拉伸，拉伸后立即直接在显微镜下观察；若此时再进行样品的磨光、抛光，滑移带将消失，观察不到。
原因是：滑移带是位错滑移现象在金属表面造成的不平整台阶，不是材料内部晶体结构的变化，样品制备过程会造成滑移带的消失。
）另一种变形的方式为孪晶。
不易产生滑移的金属，如六方晶系的镉、镁、铍、锌等，或某些金属当其滑移发生困难的时候，在切应力的作用下将发生的另一形式的变形，即晶体的一部分以一定的晶面（孪晶面或双晶面）为对称面，与晶体的另一部分发生对称移动，这种变形方式称为孪晶或双晶。
孪晶的结果是：孪晶面两侧晶体的位向发生变化，呈镜面对称。
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。
材料科学基础实验指南
材料科学基础实验指南材料科学是现代科学技术的重要领域之一，而材料科学基础实验是材料科学教育中不可或缺的重要组成部分。
本文将介绍材料科学基础实验指南，该指南旨在为材料科学基础实验提供统一的标准和规范，以便科研人员和学生能够更好地进行实验。
一、指南的内容材料科学基础实验指南主要包括以下内容：1. 实验名称和目的：简要介绍实验的名称和目的，以便读者了解实验的基本内容。
2. 实验原理：详细介绍实验所涉及的基础理论和原理，以便读者理解实验的基本原理和背景知识。
3. 实验器材和材料：列举实验所需的器材和材料，并给出相应的参数和说明。
4. 实验步骤：详细描述实验的具体步骤和注意事项，以及可能需要的操作技巧和注意事项。
5. 数据处理和分析：介绍实验数据的收集和处理方法，以及分析实验结果的基本方法和技巧。
6. 实验报告：介绍实验报告的基本要素和格式，以及评分标准和评分方法。
二、指南的意义材料科学基础实验指南具有重要的指导意义和促进作用。
具体表现在以下几个方面：1. 标准规范：指南提供了统一的实验标准和规范，使学生和科研人员能够更好地理解和实践基础实验。
2. 教学指导：指南具有指导意义，教师可以根据指南的内容设计和安排相应的实验课程，引导学生更好地进行实验。
3. 学生引导：对于学生而言，指南提供了详细的实验步骤和分析方法，使他们能够更好地理解和掌握实验过程和结果分析。
4. 提高实验质量：指南规定了实验的标准化流程和结果分析标准，有助于提高实验的质量和水平。
5. 促进教育研究：指南对于教育研究也具有促进作用，通过对实验流程和分析方法的规范，能够促进教育研究的开展，促进教学水平的提高。
三、指南使用建议在使用材料科学基础实验指南时，需要注意以下几个方面：1. 了解实验目的和原理，掌握实验步骤和注意事项，尽可能遵守实验规范。
2. 实验时应注意实验安全，遵守实验室规定，使用器材材料时要注意操作技巧和安全防范措施。
3. 学生应该积极参与实验，探索和发现实验规律和结果，做好实验笔记和实验报告的撰写工作。
【高等教育】材料科学基础实验：显微组织(金相)观察指导书
显微组织（金相）观察一﹑实验目的：(1)观察和识别铁碳合金的显微组织特征。
(2)牢固建立铁碳合金中成分和组织之间的变化规律。
二﹑实验仪器：1、水冷式砂轮切割机2、金属镶嵌机3、研磨机和SiC水砂紙4、拋光机和拋光液(氧化鋁粉加水)5、吹风机6、腐蚀液7、压平器8、金相(光学)显微镜(反射式)光学显微镜三、实验原理：1、*倍率= 物镜倍率×目镜倍率(5X，10X，20X，40X，50X，100X，200X) (10X) 光学显微镜可用放大倍率为50X~2000X(一般所用最高倍率为1000X)。
2、试验程序：(1)切取试片：水冷式砂轮切割机(2)鑲埋：金属镶嵌机(3)研磨：研磨机，SiC水砂纸：120#→1200#(4)拋光：拋光机，氧化铝粉：1μ→0.3μ→0.06μ(5)腐蚀：1~5%Nital (硝酸酒精溶液)(6)压平试片：压平器(7)显微组织观测：光学显微镜四、实验步骤：1、材料：热处理试验后之试片(退火、正常化、淬火、回火四根试片)。
2、试验步骤：（1）切取试片：水冷式砂轮切割机。
（2）粗磨：试片切取后，若有不平整表面可用粗砂纸磨平。
（3）鑲埋：利用金属镶嵌机（4）细磨：以手磨或研磨机研磨，所用研磨纸为120目→180目→240目→320目→400目→600目→800目→1000目→1200目SiC 砂紙，当每次更换较细砂紙研磨时，转90度方向产生新的磨痕。
（5）用水洗净试片。
（6）精磨(拋光)：以研磨拋光机拋光，拋光液为氧化鋁粉水溶液，其顆粒大小依序为1μ→0.3μ→0.06μ。
（7）用水洗净试片。
（8）用酒精洗净拋光面。
（9）吹干试片：用热风吹风机。
（10）检查拋光面：以金相显微镜确认条痕是否完全被磨平或有无彗星状流線存在。
（11）腐蚀：对炭钢材料而言，可使用4%Nital腐蚀液腐蚀。
（12）用水及酒精洗净试片。
（13）吹干试片。
（14）显微镜观察。
五、试验結果：材质：组织：（用铅笔描出）倍率：浸蚀液：六、思考题：在观察金相试样时应该注意哪些因素？。
材料科学基础实验Ⅰ---实验大纲
实验教学大纲：材料学基础实验Ⅰ教学大纲课程名称：材料学基础实验Ⅰ课程编码：050242021课程类别：专业基础课课程性质：必修适用专业：金属材料工程课程总学时：8实验（上机）计划学时：8开课单位：材料学院一、大纲编写依据本实验教学大纲依据：我校材料类本科生培养计划和培养目标，综合本专业的特点，制定本大纲，指导实践教学环节。
二、实验课程地位及相关课程的联系本实验课程是金属材料工程专业本科生必修的一门独立实验课，让学生熟悉和掌握金属材料的有关常用实验技术和方法；在学习本课程前应先学完《材料工程基础》、《材料科学基础》，《物理化学》《普通物理》等课程，可以为后期的专业课程实验、课程设计、毕业论文（设计）以及毕业后从事相关工作打下坚实的理论及实践基础。
三、实验目的、性质和任务实验目的：1、了解金相显微镜的构造与掌握基本使用方法；掌握教学互动系统操作，会利用图像分析软件对某些参数进行测定。
学会最基本的晶粒度的测定（二选一）2、掌握金相显微试样的一般制备方法，独立完成金相试样的基本操作，熟练操作抛光机。
3、结合理论教学，对典型的二元合金组织进行观察和分析；掌握铁碳合金的平衡组织观察和分析，了解含碳量对铁素体、珠光体和渗碳体对组织及相对量的影响。
实验性质：操作性、观察性、验证、综合性实验。
实验任务：完成实验项目中规定的各项实验要求。
通过验证、综合实验，培养学生观察问题、分析问题和运用综合知识独立解决问题的能力通过实验操作、观察、结果分析，培养正确处理实验数据和分析实验结果的能力，以及正确书写实验报告的能力。
四、实验基本要求1、实验项目和实验内容的选定及其选定原则说明材料学基础实验是材料研究的重要组成部分。
为了使学生能更好地把理论知识与实践知识结合起来，独立开设8学时实验。
通过实验让学生熟悉和掌握金属材料的有关常用实验技术和方法，为以后开展实验工作和研究打下基础。
2、每个实验项目应达到的教学要求和具体规定第一个实验：了解金相显微镜的构造与掌握基本使用方法，学会光学显微镜的维护，初步认识并绘出组织示意图；掌握教学互动系统操作，会利用图像分析软件对某些参数进行测定。
材料科学基础原子堆垛实验报告
材料科学基础原子堆垛实验报告实验报告：材料科学基础原子堆垛实验一、实验目的通过原子堆垛实验，观察和分析材料内部原子的排列方式，了解不同原子堆垛结构的特点，探究原子堆垛对材料性质的影响。
二、实验原理材料的性质受到原子排列方式的影响，其中原子堆垛结构是最基本的排列方式之一、原子堆垛结构可分为简单立方、面心立方和体心立方三种。
简单立方结构中原子只在顶点上堆垛，面心立方结构中原子在顶点和面心堆垛，体心立方结构中原子在顶点和体心堆垛。
三、实验器材和试剂1.原子堆垛装置2.原子模型四、实验步骤1.将原子堆垛装置搭建好，确保装置的稳定性和精确度。
2.准备好原子模型，模拟不同的原子堆垛结构。
3.将原子模型按照简单立方、面心立方和体心立方的方式进行堆垛。
4.观察不同堆垛结构的稳定性和紧密程度。
5.测量不同堆垛结构的参数，包括晶胞长度、原子间距等。
6.分析不同堆垛结构对材料性质的影响。
五、实验结果与分析通过实验观察和测量，得到了不同堆垛结构的参数数据。
简单立方结构具有最大的晶胞长度和原子间距，面心立方结构次之，体心立方结构最小。
这是由于不同堆垛结构中原子的排列方式不同，导致了晶胞长度和原子间距的差异。
通过实验还可以发现，不同堆垛结构对材料性质的影响也不同。
简单立方结构的材料在力学性能上较差，容易发生变形和断裂；面心立方结构的材料具有较好的强度和硬度；体心立方结构的材料则具有良好的韧性和延展性。
六、实验总结通过本次原子堆垛实验，我们了解了不同原子堆垛结构的特点和参数，以及对材料性质的影响。
实验结果表明，原子堆垛结构是材料内部原子排列的重要因素之一，对材料的性质有着重要影响。
然而，本实验只是初步探究了原子堆垛结构对材料性质的影响，还需要进一步的研究和实验来深入了解不同原子堆垛结构的机理和应用。
同时，实验中还存在一些误差和不确定性，需要进一步改进实验装置和测量方法，提高实验结果的准确性和可靠性。
总之，原子堆垛实验是材料科学基础实验中的重要内容，通过实验可以加深对材料结构和性质之间关系的理解，为材料设计和应用提供了重要的理论基础。
《材料科学基础》实验指导书(2_...
三、实验设备和材料
⑴金相显微镜；
⑵常温下，变形度为10%的锌变形孪晶试样；
⑶变形度为60%的α-黄铜，经过270℃、350℃、550℃、750℃退火30min的一组金相试样；
把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。变形后的显微组织是由许多滑移带（平行的黑线）所组成。
在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点：①各晶粒内滑移带的方向不同（因晶粒方位各不相同）；②各晶粒之间形变程度不均匀，有的晶粒内滑移带多（即变形量大），有的晶粒内滑移带少（即变形量小）；③在同一晶粒内，晶粒中心与晶粒边界变形量也不相同，晶粒中心滑移带密，而边界滑移带稀，并可发现在一些变形量大的晶粒内，滑移沿几个系统进行，经常看见双滑移现象（在面心立方晶格情况下很易发现），即两组平行的黑线在晶粒内部交错起来，将晶粒分成许多小块。（注：此类样品制备困难，需要先将样品进行抛光，再进行拉伸，拉伸后立即直接在显微镜下观察；若此时再进行样品的磨光、抛பைடு நூலகம்，滑移带将消失，观察不到。原因是：滑移带是位错滑移现象在金属表面造成的不平整台阶，不是材料内部晶体结构的变化，样品制备过程会造成滑移带的消失。）
再结晶后晶粒的大小，不仅与再结晶退火的温度有关，而且与再结晶退火前的变形度有关。在同一再结晶退火温度下，晶粒度的大小与预先变形程度的关系，如下图所示：
晶
粒
大
小
临界变形度
预先变形程度
当变形度很小时，由于晶格歪扭程度很小，不足以引起再结晶，故晶粒大小不变；当变形度在2~10%范围内时，金属中变形极不均匀，再结晶时形核数量很少，再结晶后晶粒度很不均匀，晶粒极易相互吞并长大，这样的变形度称“临界变形度”。大于临界变形度后，随着变形度的增加，变形愈均匀，再结晶时的形核率愈大，再结晶后的晶粒便愈细。
《材料科学基础实验》教学大纲
《材料科学基础实验》教学大纲一、课程概述本课程是材料科学与工程专业的一门重要实验课程，旨在培养学生的实验技能、科学思维和研究能力。
通过开展一系列的实验，学生将学习和掌握基本的材料科学实验技术，加深对材料性能与结构关系的理解，提升科研与工程实践的能力。
二、课程目标1.掌握材料科学基本实验技术和实验仪器的使用方法；2.培养学生的实验数据分析和结果判断能力；3.提高学生的科学研究和工程实践能力；4.培养学生的团队合作和沟通能力；5.培养学生的创新意识和问题解决能力。
三、教学内容1.材料基本性能测试实验a)密度测定实验b)弹性模量测定实验c)硬度测定实验d)导电性测定实验e)热导率测定实验f)热膨胀系数测定实验2.材料组织结构观察实验a)金属晶体结构观察实验b)陶瓷微观结构观察实验c)聚合物结构观察实验d)复合材料断口观察实验3.材料处理与改性实验a)金属材料热处理实验b)陶瓷材料烧结实验c)聚合物材料添加剂改性实验d)复合材料制备与性能测试实验四、教学方法1.实验指导：在每次实验前，进行详细的实验指导和操作说明，包括实验目的、原理、步骤和注意事项。
2.实验操作：学生按照指导进行实验操作，注意仪器使用方法和个人安全。
3.数据记录与分析：学生要认真记录实验数据，并进行数据分析及结果判断，形成实验报告。
4.实验讨论与总结：每个实验结束后进行实验讨论，学生可以分享实验中的问题和心得体会，并与同学进行交流和讨论。
5.课后作业：布置课外作业，包括文献查阅和实验报告写作等。
通过课外作业加深对课程内容的理解和掌握。
五、实验考核1.实验报告：每个实验完成后，学生需要撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据记录和分析等内容。
报告要求清晰、准确，重点突出实验结果与结论。
2.实验操作能力：根据实验操作的熟练程度和实验结果的准确性，评价学生的实验操作能力。
3.实验讨论：根据学生的实验讨论表达能力和问题解决能力，评价学生在实验中的思维与沟通能力。
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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
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
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 ；四个待测 样品，根据测得的差热曲线判断样品成分。
结论？思考题
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。
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。
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。
·玻璃的热膨胀系数的测定43 ·陶瓷片的热稳定性测试45
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
粘土－水系统电动电位的测定
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。
实验过程及数据记录 为了保证实验数据的准确，要求选用5个小陶瓷片 各个过程的一定要保证足够时间 实验数据记录在书中给出的表中 实验报告中还要写出计算过程
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 ：
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。
4.9
3
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？
材料体积密度、吸水率及气孔率的测定
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
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
2
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。
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：单独评定
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
[ 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。