功能材料制備與表征實驗指導書

中國水利水電出版社

【作者】龔偉平趙軍峰梅海娟等編著

【I S B N 】978-7-5226-0988-1

【責任編輯】張玉玲

【適用讀者群】本專通用

【出版時間】2022-10-12

【開本】16開

【裝幀信息】平裝（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【頁數】156

【千字數】231

【印張】9.75

【定價】￥32

【叢書】普通高等教育“十四五”系列教材

【備注信息】

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本書共分6章，第1章介紹金相顯微鏡與材料顯微結構的觀察；第2章介紹水熱法、固相法、溶膠凝膠法等常用的陶瓷材料制備方法，陶瓷材料的成型、燒結等工藝以及磁控濺射法制備薄膜材料；第3章介紹用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡等現代材料分析測試方法研究材料的基本原理和方法；第4章和第5章介紹測量材料密度、黏度、熱膨脹系數等重要性能的方法和步驟；第6章以研究材料制備過程中組織結構的演變對性能的影響為核心，設計了4個典型的綜合性實驗。

本書可供材料科學與工程相關專業學生使用，也可供相關專業的科研人員、科技管理人員參考。

前言

功能材料作為新材料領域的核心，是國民經濟、社會發展及國防建設的基礎和先導，其種類繁多，用途廣泛，涉及信息技術、生物工程技術、能源技術、納米技術、環保技術、空間技術、計算機技術、海洋工程技術等現代高新技術及產業，是多種技術學科的支柱，也正在形成一個規模宏大的高技術產業群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。

自2012年教育部將功能材料作為材料科學與工程學科中的一個特設專業以來，全國已有30 多所本科院校開設了功能材料專業，主要教授材料學領域的基本理論與基礎實驗技能。功能材料作為工科專業最顯著的特點就是以實驗作為重要的教學方法，培養學生將理論知識轉化為實際應用的能力，因此系統的實驗教學、實踐訓練尤為重要。本書在材料科學與工程大框架下，針對功能材料的特點，圍繞材料基礎實驗、實驗設計、材料制備與表征、性能測試、結果分析，科學設計和整合實驗內容，以深化學生對材料科學基礎尤其是功能材料的理解，使學生具有良好的工科基礎、實驗技能和科學素養，較強的知識更新能力和較廣泛的科學適應能力，以及分析問題、解決問題的能力，畢業后能快速適應高新技術發展的需求并真正做到學以致用。

本書由龔偉平教授組織編著，趙軍峰、梅海娟、鄧建明、李雅潔、王挺、趙振廷博士分別參與第1章、第2章、第3章、第4章、第5章、第6章的編著。感謝張朵朵、羅智宏、黃月云、張海明等在本書編著過程中的大力幫助。

由于作者水平有限，經驗不足，書中難免有疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正。

作者

2022年4月

前言
緒論 1
§1 材料實驗數據的分析與處理 1
§2 電子天平的使用與維護 2
§3 球磨機的使用與維護 4
§4 馬弗爐的使用與維護 6
§5 熔煉爐的使用與維護 7
§6 氣氛爐的使用與維護 9
§7 放電等離子燒結爐的使用與維護 11
第1章材料科學基礎實驗 14
實驗1.1 金相顯微鏡的原理、結構及使用 14
實驗1.2 偏光顯微鏡的原理、結構及使用 17
實驗1.3 金相顯微試樣的制備 22
實驗1.4 鐵碳合金平衡組織觀察 26
實驗1.5 碳鋼的熱處理 32
實驗1.6 碳鋼熱處理后的顯微組織觀察 35
實驗1.7 有色合金組織觀察 44
第2章材料制備與加工實驗 47
實驗2.1 水熱法合成鈦酸鋇粉體 47
實驗2.2 固相法合成鈦酸鋇粉體 48
實驗2.3 溶膠凝膠法合成鈦酸鋇粉體 49
實驗2.4 鈦酸鋇陶瓷成型及燒結 50
實驗2.5 粉末冶金法制備銅金剛石復合材料 51
實驗2.6 水熱法制備不同結構的金屬有機骨架材料 52
實驗2.7 磁控濺射法制備薄膜材料 54
第3章材料測試與分析方法 56
實驗3.1 X射線衍射儀 56
實驗3.2 掃描電子顯微鏡 65
實驗3.3 綜合熱分析儀 74
實驗3.4 激光粒度分析儀 81
第4章材料物理性能實驗 85
實驗4.1 阿基米德排水法測量Al2O3陶瓷體積密度 85
實驗4.2 落球法測量液體的黏度系數 86
實驗4.3 高溫黏度計測量熔體的黏度 92
實驗4.4 示差法測量石英玻璃的線性熱膨脹系數 95
實驗4.5 無機耐火材料高溫熱膨脹系數的測試 97
實驗4.6 DRE瞬態平面熱源法測量不同類型材料的熱導率 99
實驗4.7 差示掃描測量Al2O3陶瓷粉體的比熱容 101
實驗4.8 半導體薄膜霍爾效應的測試 104
實驗4.9 鈦酸鋇陶瓷高溫介電性能的測試 108
實驗4.10 鈦酸鋇陶瓷鐵電性能測試 110
第5章材料力學實驗 114
實驗5.1 材料力學的拉伸實驗 114
實驗5.2 材料力學的壓縮實驗 119
實驗5.3 材料力學的洛氏硬度實驗 121
實驗5.4 材料力學的維氏硬度實驗 124
實驗5.5 材料力學的韌性實驗 127
第6章綜合性實驗 130
實驗6.1 澆注和凝固條件對鑄錠組織的影響 130
實驗6.2 NaCl-KCl二元體系相圖測定 132
實驗6.3 鈣鈦礦結構無鉛壓電陶瓷制備與表征 140
實驗6.4 LTCC基板制備與性能研究 143
參考文獻 149