《材料物理性能實驗教程》是依據(jù)材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會材料相關(guān)專業(yè)規(guī)范的要求,根據(jù)高等學校材料化學、材料物理、無機非金屬材料工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標編寫而成的。本教程針對材料物理、材料化學與無機非金屬材料工程本科專業(yè),收集、整理和設(shè)計了若干個當前比較成熟的、常用的有關(guān)材料物理性能實驗,每個實驗主要包含實驗?zāi)康、實驗原理、實驗設(shè)備和材料、實驗內(nèi)容與步驟、實驗報告、問題與討論以及參考文獻等內(nèi)容,旨在為學生和指導(dǎo)教師提供盡可能完備與系統(tǒng)的實驗指導(dǎo)。力求使學生熟練地掌握材料物理性能實驗的基本操作技能,并使學生在實驗動手能力方面得到進一步的培養(yǎng)與提高。
《材料物理性能實驗教程》可作為高等院校材料物理、材料化學和無機非金屬材料工程專業(yè),以及物理、化學和其他材料類等專業(yè)本科生的實驗教學用書,各學?梢愿鶕(jù)自身實驗條件和學科特點有選擇性地開設(shè)實驗,亦可供相關(guān)人員參考。
材料物理性能實驗教程》是針對材料物理、材料化學和機非金屬材料工程各專業(yè)大學三年級學生的實驗課程,是伴隨《材料性能學》課程而開設(shè)的獨立實驗課程,是理論教學的深化和補充,具有較強的實踐性,是一門重要的實驗基礎(chǔ)課。目前已有的同類教材或教程中,機化學實驗、材料物理實驗、材料物理基礎(chǔ)實驗等的內(nèi)容主要以滿足材料物理、環(huán)境、化學、化工、食品、生物等專業(yè)的要求為主,而面向材料專業(yè),特別是能滿足材料物理、材料化學和機非金屬材料工程專業(yè)需求的教材并不多。同時,由于各高等學校在材料科學與工程學科相關(guān)本科專業(yè)的培養(yǎng)目標方面各有特色和側(cè)重,已有的同類教材或教程也不能很好地滿足各高校對材料各專業(yè)本科生培養(yǎng)的要求和需要。為此,我們從2000年開始,針對材料化學、材料物理本科專業(yè)編寫了適合其培養(yǎng)方案要求和學科特色發(fā)展的材料物理性能實驗講義。2009年新增機非金屬材料工程本科專業(yè)后,對實驗講義進行了修訂和增補,以滿足三個本科專業(yè)在材料物理性能實驗的要求和需要。經(jīng)過6年的使用、修改和完善,本實驗講義在內(nèi)容、形式、完整性和系統(tǒng)性等方面已達到相關(guān)要求。
《材料物理性能實驗教程》是依據(jù)材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會材料相關(guān)專業(yè)規(guī)范的要求,根據(jù)高等學校材料化學、材料物理、機非金屬材料工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標編寫而成的。本教程針對材料物理、材料化學與機非金屬材料工程本科專業(yè),收集、整理和設(shè)計了若干個當前比較成熟的、常用的有關(guān)材料物理性能實驗,每個實驗主要包含實驗?zāi)康摹嶒炘、實驗設(shè)備和材料、實驗內(nèi)容與步驟、實驗報告、問題與討論以及參考文獻等內(nèi)容,旨在為學生和指導(dǎo)教師提供盡可能完備與系統(tǒng)的實驗指導(dǎo)。力求使學生熟練地掌握材料物理性能實驗的基本操作技能,并使學生在實驗動手能力方面得到進一步的培養(yǎng)、訓(xùn)練與提高。
本書的編寫是多年來從事材料物理與化學制備實驗教學工作的老師們共同努力的結(jié)果。本教程參加編寫的有肖雪春(力學性能實驗)、陳剛(電學性能實驗)、管洪濤(磁學性能實驗)、王莉紅(光學性能實驗)、黃強(熱學性能實驗)。全文由王毓德教授統(tǒng)稿。
本教程由云南省支持高等職業(yè)院校專業(yè)建設(shè)專項經(jīng)費資助出版。
由于筆者水平有限和經(jīng)驗不足,書中難免有不一些不妥和疏漏之處,敬請讀者批評指正。
編者
2017年9月
作者簡介
肖雪春,云南大學物理科學技術(shù)學院,實驗師,一直從事納米功能材料的制備與性能研究,特別是在納米多孔材料及氣體傳感器等方面,曾承擔了一個校級科研項目,參加國家自然科學基金、云南省省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等研究課題多項,發(fā)表SCI收錄專業(yè)論文多篇。長期承擔材料專業(yè)的無機及分析化學實驗、普通化學實驗、材料物性物理實驗、材料測試分析方法等專業(yè)實驗課程的教學工作。在教學過程中積極探索創(chuàng)新實驗教學方法,及實驗方法改進等。如把多媒體技術(shù)引入了無機及分析化學實驗、材料測試分析方法兩門實驗教學中,調(diào)動了學生的積極性,把示范實驗進行了放大,使得每個學生都能清楚地觀察到,提高了實驗教學效率和效果,解決了實驗人數(shù)不斷增多,而學分和學時不斷壓縮的矛盾。
第一章力學性能實驗1
實驗一金屬材料的拉伸實驗1
實驗二金屬材料的沖擊實驗7
實驗三金屬材料的壓縮實驗10
實驗四金屬的硬度實驗13
實驗五金屬材料剪切彈性模量的測定實驗18
實驗六高分子材料沖擊強度的測定實驗21
實驗七高分子材料的壓縮強度測定實驗23
實驗八砌筑砂漿抗壓強度實驗26
實驗九陶瓷材料的抗壓強度測定實驗31
實驗十陶瓷材料的抗折強度測定實驗34
實驗十一陶瓷材料的抗張強度測定實驗36
第二章電學性能實驗39
實驗十二判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型39
實驗十三光電導(dǎo)衰減法測少子壽命42
實驗十四四探針法測量半導(dǎo)體材料的電阻率46
實驗十五摻雜半導(dǎo)體雜質(zhì)濃度分布測試49
實驗十六導(dǎo)體的電阻率測量53
實驗十七金屬電阻溫度系數(shù)的測定56
實驗十八半導(dǎo)體材料霍爾系數(shù)的測量及其應(yīng)用58
實驗十九材料的介電性能測試64
實驗二十交流電橋法測量材料復(fù)阻抗、介電常數(shù)70
第三章磁學性能實驗76
實驗二十一磁性材料基本特性實驗76
實驗二十二磁性材料磁致伸縮系數(shù)測定實驗80
實驗二十三材料的磁導(dǎo)率測試實驗82
實驗二十四鐵磁性材料居里溫度測定實驗 88
實驗二十五磁性材料磁導(dǎo)率溫度依賴性實驗 90
第四章光學性能實驗94
實驗二十六X射線熒光分析碳酸鹽中的CaO、MgO含量方法94
實驗二十七紅外光譜分析聚苯乙烯塑料97
實驗二十八火焰原子吸收光譜法測定未知樣品中的銅102
實驗二十九火焰原子吸收光譜法測定污水中的銅和鉛109
實驗三十拉曼光譜定性分析110
實驗三十一偏光顯微鏡法觀察聚合物結(jié)晶形態(tài)實驗114
實驗三十二碳鋼及鑄鐵的顯微組織及分析實驗117
實驗三十三紫外-可見吸收光譜分析實驗122
第五章熱學性能實驗133
實驗三十四耐火材料熱膨脹系數(shù)的測量133
實驗三十五熱分析技術(shù)137
實驗三十六燃燒熱的測定146
實驗三十七差熱分析152
實驗三十八火焰原子吸收光譜分析最佳實驗條件的選擇155