材料工程基础综合实验

材料工程基础综合实验
3.1 埋弧焊实验
实验目的：了解埋弧焊的基本原理及操作过程，焊接参数的设定。观 察电弧电压及电弧电流对焊缝熔深及熔宽的影响。
实验内容：熟练安装焊丝并正确调整焊接规范，观察电弧电压及电弧电流对焊 缝成型的影响
实验步骤
导线连接 参数设定 焊丝工件短路
结果分析、讨论
焊接启动
焊剂埋住焊丝 焊弧建立
1.1 铝合金的熔炼、铸锭 与固溶-时效处理
实验目的：掌握铝合金熔化的基本原 理，并应用在熔化的实践中；初步了 解金属材料的制备工艺。 实验原理：熔炼是使金属合金化的一 种方法，它是采用加热的方式改变金 属物态，使基体金属和合金化组元按 要求的配比熔制成成分均匀的熔体， 并使其满足内部纯洁度，铸造温度和 其他特定条件的一种工艺过程。
材料工程基础综合实验
主要内容
➢课程意义 ➢课程内容 ➢课程安排 ➢课程考核
课程目的
增强动手能力！
材料科学与工程一级学科主干课程—— 《材料工程基础》：金属、无机非金属、高分 子三大类材料制备科学与技术
书本知识
专业兴趣
直接体验
动手能力 材料类工程技术人员
材料工程基础综合实验
主要内容
➢课程意义 ➢课程内容 ➢课程安排 ➢课程考核
4.1 高分子材料合成实验
实验目的：通过实验了解乳液聚合的特点，了解乳液聚合中各组分的作用， 尤其是乳化剂的作用； 掌握制备聚苯乙烯乳胶的方法。
实验原理：乳化剂是乳液聚合中的重要组分，当乳化剂水溶液超过临界胶束 浓度时，开始形成胶束，链引发与链增长绝大部分在胶束中发生。 乳液聚合的反应速度和产物分子量与反应温度、单体浓度、引发 剂浓度和单体体积内聚合物颗粒数有关，而体系中最终有多少单 体－聚合物颗粒主要取决于乳化剂的种类和用量。
材料工程基础综合实验
4.1 高分子材料合成实验
实验要求
➢了解乳液聚合实验原理 ➢掌握乳液聚合的方法 ➢运用所学理论对冷淬制备非晶、纳米晶材料的生长机理 ➢结合乳液聚合机理说明配方中各组分的作用 ➢熟悉实验设备及其操作规范
3.3 电阻焊实验
实验要求
➢了解电阻焊接的特点 ➢掌握电阻焊接对电源的要求 ➢了解电阻电流、电压与成型之间的关系 ➢熟练电阻焊常见焊接缺陷种类及解决措施
3.4 手工电弧焊实验
实验目的：了解手弧焊的基本理论，熟练掌握手工电弧焊的 基本操作及焊接规范参数调整的方法。观察焊接电流，焊接 电压及焊条直径对焊缝成型的影响。 实验内容：焊条类型的选择及焊接规范的正确预置，各种焊 接位置的操作及焊接规范对焊接成型的影响。
材料工程基础综合实验
1.2 铝合金轧制工艺实验
实验目的：掌握板带轧机工作原理及设备操作过程； 学会轧制变形量的计算方法及安排道次变形量。
实验原理：轧制过程是靠旋转的轧辊及轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进轧 辊缝之间并使之产生压缩，发生塑性变形的过程，按金属塑性变形体积不变 原理，通 过轧制，轧件厚度变薄同时长度伸长，宽度变宽。
材料工程基础综合实验
铝铜合金的熔炼、铸锭与固溶-时效处理
炉料准备
精炼剂 的准备
实
验 步
熔炉预热
装料熔化
精炼
骤
浇注
调整熔 体温度
炉前质 量检查
材料工程基础综合实验
1.1 铝合金的熔炼、铸锭与时效
实验要求
➢熟练掌握熔炼、铸锭定义及作用 ➢了解熔炼、铸锭所需实验设备及其操作规范 ➢严格控制熔化工艺参数和规程 ➢了解铝合金铸锭方法及其特点 ➢熟练掌握铝合金的熔炼、铸锭工艺流程
材料工程基础综合实验
2.1 粉末冶金材料制备与检测实验
实验步骤
粉末测定
钨铜合金
固体火箭的喉衬 喷口； 破甲弹 高压开关触头
压制成形 压件烧结 渗铜处理
粒度测定 松装比重 模压成形 冷等静压
除蜡 烧结
模压成型
材料工程基础综合实验
2.1 粉末冶金材料制备与检测实验
实验要求
➢熟悉粉末冶金特点 ➢掌握粉末冶金制备材料工艺步骤及注意事项 ➢了解粉末粒度测定、松装比以及材料密度测定方法 ➢了解实验过程中所需设备特性及操作规范
材料工程基础综合实验
综合实验三
焊接原理与焊接方法
全面的了解各种焊接电源及工艺的基本 理论、弧焊电源的发展动向及焊接材料 及焊接结构的发展概况，较熟练地掌握 一种焊接方法。
材料工程基础综合实验
综合实验三
焊接原理与焊接方法
3.1 埋弧焊实验 3.2 脉冲微束等离子弧焊实验 3.3 电阻焊实验 3.4 手工电弧焊实验 3.5 CO2焊接实验
材料工程基础综合实验
3.1 埋弧焊实验
实验要求
➢了解埋弧焊接的特点 ➢掌握埋弧焊接对电源的要求 ➢了解埋弧电流、电压与成型之间的关系 ➢熟练埋弧焊常见焊接缺陷种类及解决措施 ➢熟练掌握等埋焊实验中所用的设备及操作规范
材料工程基础综合实验
3.2 脉冲微束等离子弧焊实验
实验目的：了解等离子电弧产生的方法，等离子弧与普通电弧的区别，产生等 离子弧所需电源的要求
材料工程基础综合实验
综合实验四 高分子材料的合成与加工
包括乳液聚合法合成聚苯乙烯乳 胶和高分子聚合物的挤出加工; 掌握高分子材料的合成与加工的 独特性，与金属材料制备加工的 区别。
双螺杆挤出机
材料工程基础综合实验
综合实验四
高分子材料的合成与加工
4.1 高分子材料合成实验 4.2 高分子材料加工实验
写出铝合金的综合实验报告，要求体现出材料的四要素
材料工程基础综合实验
综合实验二
粉末冶金
SPS烧结设备
内容: 1.传统粉末冶金方法 粉末的传统烧结(保温时间若干小时) 2.先进的粉冶方法 (1)纳米粉体的制备 化学法制备纳米粉末、快淬法制备非晶 粉末 (2)放电等离子体快速烧结(保温时间2-3 分) 粉末粒度测定、粉末流动性测定、块体 密度的测定等。
实验内容：使用两辊板带轧机轧制AlCu合金试件，试件铸态毛坯尺寸： 100×10×5（mm）。经多道次轧制使熔铸态毛坯形成轧制态工件， 轧制厚度由5mm轧至1.2mm，将其中一半轧件送到马弗炉时效处理， 为下一实验做准备。
材料工程基础综合实验
1.2 铝合金轧制工艺实验
实验要求
➢掌握轧制原理，了解轧机结构及其各个构件的作用 ➢认真学习板带轧机的操作规程和安全注意事项 ➢能够运用课堂所学知识分析轧制过程出现的个别问题 ➢了解轧制工艺对材料宏观形貌的影响并分析其原因
材料工程基础综合实验
课程内容
综合实验一：铝合金制备、加工及改性 综合实验二：粉末冶金 综合实验三：焊接原理及方法 综合实验四：高分子材料的合成与加工 综合实验五：玻璃的制备与加工
材料工程基础综合实验
课程内容
综合实验一 综合实验二
金属材料 材料焊接
综合实验三
高分子材料
综合实验四
无机非金属
综合实验五
材料工程基础综合实验
2.2无机纳米粉体的湿化学制备及其粒度表征实验
实验目的：溶胶-凝胶法、高压水热法制备无机纳米粉体工艺的制定及操作； BET法测定纳米级粉体粒度的原理及操作； 了解不同湿化学制备工艺及各工艺参数对纳米粒级的影响。
实
材料制备
性能检测
验
步
骤
溶
高 BET
BJH
胶
压
比
计
凝
水
表
算
胶
热
面
孔
积
材料工程基础综合实验
2.3 熔体快淬法制备非晶、纳米晶材料实验
实验目的：实践粗晶材料如何制备成非晶、纳米晶材料； 了解不同快淬速度对材料的组织的影响； 了解材料从粗晶变成非晶或纳米晶对其性能的影响。
实 验 母合金冶炼 步 骤
浇注成锭
铸锭再熔化
收集带子
薄带和辊分离
固化
熔化喷射
高速旋转 的冷却辊
晶化退火
组织观察 结果分析
不同放大倍数观察 制备工艺与组织直接的关系
试样制备
不同状态下试样的制备
拉伸实验 记录全过程并注意观察断口形貌
数据分析
分析各种工艺组织的力学 性能表现的原因
材料工程基础综合实验
1.3 铝合金铸锭、轧制、改性的金相组织的检验 及力学性能
实验要求
➢熟练操作金相样品的抛制全过程 ➢了解金相显微镜的结构及其操作规范 ➢分析材料加工工艺与其本身结构的内在联系 ➢熟练掌握力学性能检测用试样的制备方法 ➢了解拉伸机的结构以及操作规范 ➢分析材料加工工艺、微观结构以及力学性能之间的关系， 并能运用已学知识进行诠释
实验内容：接规范的调整； 等离子弧焊对焊枪的要求； 观察维持弧形态； 观察转移弧形态。
实验步骤
电焊机连接
预调焊 接规范
建立维持弧
建立转移弧
材料工程基础综合实验
3.2 脉冲微束等离子弧焊实验
实验要求
➢了解脉冲等离子弧焊接的特点 ➢掌握等离子弧焊接对电源的要求 ➢了解等离子弧几种形式的压缩 ➢熟练等离子弧焊常见焊接缺陷种类及解决措施 ➢熟练掌握等离子弧焊实验中所用的设备及操作规范
本科生课程 Course for undergraduates
材料工程基础综合实验 Systematic Experiment on Fundamental of
Materials Engineering
王金淑 北京工业大学材料学院
Phone: 67391101 Email: wangjsh@bjut.edu.cn
材料工程基础综合实验
综合实验一
铝合金制备、加工及改性 成分
性能
组织
制备加工 熔炼铝合金
该实验将材料科学的四要素：成分——制备加工——组 织——性能融为一体，了解材料科学的基本主线
材料工程基础综合实验
综合实验一
铝合金制备、加工及改性
1.1 铝合金的熔炼、铸锭与固溶-时效处理 1.2 铝合金轧制工艺实验 1.3 铝合金铸锭、轧制、改性的金相组织的检验及力学性能
破碎制粉
SPS烧结
图1 单辊快淬法制备NdFeB薄带 图2 NdFeB薄带
图3 26m/s辊速快淬 NdFeB薄带的TEM
烧结体的显微形貌图
SPS烧结
普通烧结
材料工程基础综合实验
2.3 熔体快淬法制备非晶、纳米晶材料实验
实验要求
➢了解快淬法制备非晶、纳米晶的特点 ➢观察不同冷淬工艺对材料微观结构及形貌的影响 ➢运用所学理论讨论冷淬制备非晶、纳米晶材料的生长机理 ➢了解实验过程中所需设备特性及操作规范
实验内容：正确安装焊丝及焊接规范的正确预置，保护气体流量调节，短路过 渡时可用全位置焊接及不同焊接电流对成型的影响。
实验步骤
电焊机连接
预装焊丝
预调焊接 电压和焊
接电流
材料焊接
材料工程基础综合实验
3.5 CO2焊接实验
实验要求
➢能够使电弧稳定燃烧 ➢观察熔滴的过渡形态 ➢焊缝宽度、堆高均匀无气孔、夹渣 ➢熟练CO2焊常见焊接缺陷种类及解决措施 ➢熟练掌握CO2实验中所用的设备及操作规范
结
水解缩聚,设备 简单
常温下难 测 以制备的 定
化合物
构
材料工程基础综合实验
2.2无机纳米粉体的湿化学制备及其粒度表征实验
实验要求
➢了解超细粉末制备的各种方法 ➢熟练采用溶胶-凝胶以及高压水热法制备粉体材料 ➢掌握溶胶-凝胶以及高压水热法制备粉体材料的影响因素 ➢了解实验过程中所需设备特性及操作规范
材料工程基础综合实验
1.3 铝合金铸锭、轧制、改性的金相组织的检验 及力学性能
实验目的：了解铸造、固溶处理、轧制及时效处理4种加工条件对铝合金的组 织特征的影响；分析不同材料加工工艺对铝合金力学性能的影响。
实验内容
样品制备
镶样、机械抛磨、化学侵蚀
铝合金组 织观察
结构与性能之间的关系
铝合金静 态拉伸
材料工程基础综合实验
综合实验二
粉来自百度文库冶金
2.1 粉末冶金材料制备与检测实验 2.2 无机纳米粉体的湿化学制备及其粒度表征实验 2.3 熔体快淬法制备非晶、纳米晶材料实验
2.1粉末冶金材料制备与检测实验
实验目的： 熟悉粉末冶金制取材料的工艺流程与 特点，掌握原始粉末的分析、模压及 冷等静压成型的具体操作与特点、产 品烧结过程中温度、时间对产品性能 的影响、多孔材料视比重与孔隙率的 测定、以及排水法测定产品密度的方 法；了解粉末冶金制取钨铜合金的一 般方法。
材料工程基础综合实验
3.4 手工电弧焊实验
实验要求
➢在5秒钟内完成引弧，并建立稳定电弧 ➢焊缝熔宽、堆高均匀，无气孔、夹渣 ➢能够自主设计不同需要的玻璃成分及制备工艺 ➢测试分析焊接电流对焊缝成型的影响 ➢熟练掌握手工电弧焊过程中所用的设备及操作规范
材料工程基础综合实验
3.5 CO2焊接实验
实验目的：了解气体保护焊的基本理论，熟练掌握CO2焊接的基本操作及焊接 规范参数的调整方法。CO2电源与普通手工电弧焊电源的区别。观 察熔滴过度特点。
材料工程基础综合实验
3.3 电阻焊实验
实验目的：要求学生了解电阻焊的基本原理、周波控制方法及操作过程，焊接 参数的设定。
实验内容：正确选择反馈方式及预压、通电、冷却、等参数的预调整及试运行 周波控制基本原理。观察时间、电流等因素对焊接成型的影响。
实验步骤
焊机准备 参数设定 观察焊点成型
独立操作
材料工程基础综合实验