07310220+复合材料分析测试实验

复合材料分析测试实验

Experiments of Analysis and Test for Composite Materials

课程编号：07310220学时：15周学分：2

先修课程：复合材料原理、金属基复合材料、材料分析测试技术

适用专业：复合材料与工程、材料成型与控制工程、金属材料工程

一、课程的性质与任务

复合材料分析测试技术实验是一个重要的教学环节，通过学习可引导学生了解各实验的原理，熟悉实验设备，能运用所学原理和方法对实验结果进行正确分析，培养学生的动手能力，观察实验现象，理论联系实际，解决实际问题的能力，有助于学生专业综合素质的提高，使学生从复合材料设计、复合材料的制备和复合材料的成形以及性能检测的全过程得到训练，达到工程师的基本要求，培养学生综合运用所学知识的能力。

本课程的基本要求是：

1．了解现代主要分析测试仪器的结构、基本组成、工作原理和主要操作方法；

2．熟悉分析测试对样品的要求，掌握一般的制样方法，了解特殊的制样方法；

3．学会实验结果的数据处理与分析方法；

4．学会主要分析方法的计算机检索方法；

5．掌握实验的分析测试技术的主要用途。

二、本实验课程与其它课程的关系

前修课程：复合材料原理、材料力学性能、材料分析测试技术、材料成型工艺、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。

后继课程：复合材料综合实验、毕业实习、毕业论文等。

三、实验课程理论教学内容安排

1．本门实验课的具体实验穿插在理论课《材料分析测试技术》、《材料力学性能》、《金属基复合材料》授课时段之中进行。

2．在进行每个复合材料分析测试实验前，由实验指导教师进行相关理论教学的授课。

四、实验内容安排

五、实验报告及成绩评定

1．实验报告的要求

实验报告的内容应包括：实验名称、日期、方法原理、实验仪器名称和型号、所用试剂的规格与浓度（使用了就必须写出）、实验条件（或参数）、实验操作步骤、实验数据（或图谱）、实验中出现的现象、实验数据（或图谱）分析处理结果、问题讨论以及对实验教材（或指导书）中提出思考题的回答，等等。实验报告应字迹工整、文字简练、术语使用恰当，分析有理有据，内容充实，图文并茂，写作格式规范。

2．成绩评定

实验纪律与态度10%，实验过程40%，实验报告50%。

制定人：审定人：批准人：

2013年4月18日

实验一 SM490YB 合金结构钢金属高温导热系数测试实验

一、实验目的 1、了解导热系数的概念；

2、了解金属高温导热系数测试仪的基本原理和使用方法；

3、能对给定的材料进行实验，并对实验结果进行分析、处理。

二、实验原理

棒状试样通以直流电流时，产生的焦耳热主要沿试样纵向两端传导。达到稳定状态后，认为试样上是一维纵向热流，对试样和侧向环境间的热交换予以修正，试样导热系数（λ）按下式计算：

λ=0.6364×2

1()

IVL d N ε∆----------------------------------(1)

式中：λ--试样的导热系数，单位为瓦／米，开尔文 /(.)w m k

L --试样工作区间平均长度，单位为毫米（mm)； I --通入试样的电流，单位为安培（A )；

V --试样工作区间平均电压降，单位为毫伏（mv)； d --试样直径，单位为毫米（mm)；

△--试样工作区间中点和两端点间的平均温度差，单位为（℃ ）； ε--反映侧向热交换大小的系数；

N --试样和侧向环境温度差的函数，单位为摄氏度（℃ ）△1、C 、N 由下列各式计算：

13

11'''13

21'1222(2)2(3)

2

(4)

66t t t t t t N t t +∆=-

---------------+∆=----------------∆∆

=-+------------- 00103

102''0

010320200'

12002020

10

(5)2(6)

2

(7)

66

(8)t t t t t t N t t N ε+∆=-

---------------+∆=----------------∆∆=-+-------------∆=--------------------

式中： 1t 、2t 、3

t －试样通电时端点、中点、另一端点的温度，单位为摄氏度 '1t 、'

2t 、'

3t －试样通电时侧向环境的端点、中点、另一端点的温度，单位为摄氏度 01t 、02t 、03

t －试样不通电时端点、中点、另一端点的温度，单位为摄氏度 '01t 、'02t 、'03

t －试样不通电时侧向环境的端点、中点、另一端点的温度，单位为摄氏度 01

∆－试样不通电时试样中点和两个端点间的平均温度差，单位为摄氏度（℃ ） 02∆－试样不通电时侧向环境中点和两端点间的平均温度差，单位为摄氏度（℃ ） 2

∆－试样通电时测向环境中点和两端点间的平均温度差，单位为摄氏度（℃ ） 0

N －试样不通电时试样和侧向环境温度差的函数，单位为摄氏度（℃ ） t －试样平均温度，由下式确定：

12(9)

3t t ∆

=-------------

将测得的平均值，分别代(1)－(9)式，则得各实验点实测导热系数。根据各温度下导热系数的实测值，用作图法求出温度与导热系数的关系，并由此关系得对应于一定温度下和导热系数值作正式结果发出报告。

三、实验步骤

1、被测试样为棒状时，直径φ（4-5)，长度220mm ，两端再加延伸棒至总长400mm ，或试样长度取400mm 长。被测试样为丝状时，直径φ(l -3)nm ，长度80-120mm ，两端再加延伸棒至总长400mm ，或试样长度取400mm 长。

2、在试样棒中点和离中点20-45mm 位置，在同一轴表面上焊接3 只镍铬-镍硅热电偶，热电偶丝直径0.15-0.3mm 。

3、在试样表面包绝热保温材料，在离试样中轴线12-27mm 对应试样热电偶安装3只环境热电偶（即环境热电偶距试样中心线距离应小于0.6L ) ，再包一层绝热保温材料。

4、将试样安装在试样架上，连接好热电偶引出线，盖上电炉，合上真空罩。

5、开冷却水。

6、打开电源开关，开启计算机，启动测试软件，设置好电炉温度值，启动加热，打开加热开关，输入试样直径，试样工作区长度，按“确认”键，如需防护试样，请开真空泵和气体保护，然后按“开始实验”键，仪器进入自动测试状态。

7、当试样环境温度达到稳定状态时，计算机提示加直流电流，根据提示，使试样温度与环境温度平衡，计算机自动计算出导热系数。

8、此温度点导热系数测试完毕，可再设置其它温度，按上述步骤测试，按“生成报告”键，自动生成报告。