材料物理性能与结构表征实验
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spContent=内容丰富实用。可用于本科实验教学和研究生学习操作、数据处理方法, 学习材料性能测试、结构表征。包括热分析仪、红外光谱仪、紫外可见分光光度计、电性能测试仪、万能材料试验机、磁学性能测试仪、 硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜等仪器设备的原理、操作和数据处理方法等内容。
—— 课程团队
课程概述

    《材料物理性能与结构表征实验》筛选材料力学性能测试、材料物理性能测试、材料结构表征与分析等几方面的核心实验项目,并整合为综合型实验项目。内容涉及材料力学性能、物理性能和结构表征等多方面的表征手段和分析方法,包括材料的热性能、光学性能、电学性能、磁学性能、力学性能等性能测试,以及X射线衍射、扫描电子显微镜对材料结构进行表征。内容丰富,涉及知识面广,并配有详细的实际操作演示,方便学习。

    

课程说明:

《材料物理性能与结构表征》是材料科学与工程学科四年制本科生专业基础实验必修课程,其内容涉及到材料的各种力学、物理性能的测试原理、性能指标、测试方法及其相关标准,同时包含有关性能测试设备的工作原理、使用方法和注意事项。从材料科学与工程一级学科教学出发,本课程不侧重某种具体的金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及复合材料的性能评价,而是从材料在不同条件作用下的反应和表现的角度来评价材料性能,如力学性能是指材料在各种外加应力的作用下的表现行为及其评价指标,电学性能是指材料在各种不同电场的作用下的表现行为及其评价指标。

要求学生熟悉材料的各种力学和物理性能参数,掌握材料各种性能测试、结构表征的原理和仪器设备,能够根据材料研究的需求选择不同测试设备,进行参数设定、设备操作及结果分析。能够结合理论知识,了解材料性能与其成分、结构的相关性,具备分析和解决工程实际中基本问题的能力。 


授课目标


(1)了解材料在各种外界条件作用下的行为特点,熟悉材料的各种力学和物理性能参数,在材料性能实验中,具有根据材料研究的需求结合数学的基本原理,选择不同设备、参数及进行操作的能力,以及能够对实验数据进行处理和分析,并获得有效结论。

(2)掌握X射线衍射、电子显微、光吸收与光发射、热分析等技术的测试方法和相关仪器,能够根据材料研究的需求选择不同仪器、测试参数,能够根据试样性质与测试要求进行制样,并掌握通过查阅资料进行数据分析或图谱解析的方法,得到定性或定量分析结果。

(3)掌握材料结构与表征分析相关专业软件的使用方法,能够对获得的测试数据或图谱进行分析或解析,得到物相、结构、光吸收强度、光发射强度和相变温度等参数,进而对试样的具体性能进行定性或定量分析。

(4)能够进行材料各种性能测试的实验设计、实施,并结合物理、化学知识对材料的组成、结构、物相、性能以及相互关系进行识别、表达和分析,在材料性能评价、质量检测等工程活动中获得有效结论。

 (5)能够综合考虑材料的内在因素(如组织、成分等)和外在因素(如载荷、温度等),掌握针对材料的性能测试所需的技术手段和基本的创新方法,根据任务需求提出初步的解决方案。

课程大纲

第一章 材料的热分析实验

1.1 热重分析及差热分析实验原理

1.2 差示扫描量热实验

      材料的热分析实验单元测验

      材料的热分析实验单元作业

第二章 材料的光吸收实验

2.1 光吸收部分理论知识

2.2  红外光谱样品制备及操作方法

2.3  紫外光谱样品制备及操作方法

      光吸收实验单元测验

      光吸收实验单元作业

第三章 材料的电学性能实验

3.1 材料的电阻率测定

3.2 材料的介电性能测定

      材料电学性能实验单元测试

      材料电学性能实验作业

第四章 材料的静载荷实验

4.1 材料静载荷实验原理及方法

4.2 材料的静拉伸实验

4.3 材料的静弯曲实验

4.4 材料静载荷实验数据处理

      材料的静载荷实验单元测验

      材料的静载荷实验单元作业

第五章 X射线多晶粉末衍射实验

5.1 X射线多晶衍射实验原理简介

5.2 常规X射线多晶衍射实验

5.3 物相检索及数据处理

      X射线多晶粉末衍射实验单元测验

      X射线多晶粉末衍射实验单元作业

第六章 材料的硬度实验

6.1 材料的硬度实验原理简介

6.2  材料的硬度实验

6.3 材料的硬度实验数据处理

      材料的硬度实验单元测验

      材料的硬度实验单元作业

第七章 材料的磁学性能实验

7.1材料磁学性能测定实验原理

7.3 永磁材料磁滞回线的测定实验

7.2 软磁材料磁化曲线的测定实验

      材料的磁学性能实验单元测验

第八章 扫描电子显微镜实验

8.1 扫描电镜相关实验原理

8.2 扫描电镜分析样品制备

8.3 扫描电镜观察样品的内部结构

8.4 扫描电镜数据分析

      扫描电镜实验单元测验


期末考试

预备知识

材料力学性能、材料物理性能、材料分析方法

证书要求

1.完成所有课程的学习;

2.完成单元测验题(40分)

3.完成单元作业题(20分)

4. 完成考试题(30分)

5. 参与讨论(10分)

6. 及格要求:完成以上任务,总分在60分以上者.

   优秀学员要求:完成以上任务,总分在85分以上者。


参考资料

[1]龙伟民,刘胜新. 材料力学性能测试手册.机械工业出版社 2014.

[2] 王瑞生. 无机非金属材料实验教程. 冶金工业出版社, 2004.

[3] 那顺桑. 金属材料工程专业实验教程. 冶金工业出版社, 2004.

[4] 伍洪标. 无机非金属材料实验. 化学工业出版社, 2002.

[5] 龙毅. 材料物理性能. 中南大学出版社, 2009.

[6] 马礼敦,近代X射线多晶体衍射——实验技术与数据分析,化学工业出版社,2004.

[7] 姜传海杨传铮,X射线衍射技术及其应用,华东理工大学出版社,2010.

[8] 温树林、马希骋、刘茜,材料科学与微观结构,科学出版社,2007.

[9] 黄孝瑛,材料微观结构的电子显微学分析,冶金工业出版社, 2008.

[10] 章晓中,电子显微分析,清华大学出版社,2006.