功能材料制备与表征实验指导书

中国水利水电出版社

【作者】龚伟平赵军峰梅海娟等编著

【I S B N 】978-7-5226-0988-1

【责任编辑】张玉玲

【适用读者群】本专通用

【出版时间】2022-10-12

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】156

【千字数】231

【印张】9.75

【定价】￥32

【丛书】普通高等教育“十四五”系列教材

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本书共分6章，第1章介绍金相显微镜与材料显微结构的观察；第2章介绍水热法、固相法、溶胶凝胶法等常用的陶瓷材料制备方法，陶瓷材料的成型、烧结等工艺以及磁控溅射法制备薄膜材料；第3章介绍用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等现代材料分析测试方法研究材料的基本原理和方法；第4章和第5章介绍测量材料密度、黏度、热膨胀系数等重要性能的方法和步骤；第6章以研究材料制备过程中组织结构的演变对性能的影响为核心，设计了4个典型的综合性实验。

本书可供材料科学与工程相关专业学生使用，也可供相关专业的科研人员、科技管理人员参考。

前言

功能材料作为新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导，其种类繁多，用途广泛，涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及产业，是多种技术学科的支柱，也正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。

自2012年教育部将功能材料作为材料科学与工程学科中的一个特设专业以来，全国已有30 多所本科院校开设了功能材料专业，主要教授材料学领域的基本理论与基础实验技能。功能材料作为工科专业最显著的特点就是以实验作为重要的教学方法，培养学生将理论知识转化为实际应用的能力，因此系统的实验教学、实践训练尤为重要。本书在材料科学与工程大框架下，针对功能材料的特点，围绕材料基础实验、实验设计、材料制备与表征、性能测试、结果分析，科学设计和整合实验内容，以深化学生对材料科学基础尤其是功能材料的理解，使学生具有良好的工科基础、实验技能和科学素养，较强的知识更新能力和较广泛的科学适应能力，以及分析问题、解决问题的能力，毕业后能快速适应高新技术发展的需求并真正做到学以致用。

本书由龚伟平教授组织编著，赵军峰、梅海娟、邓建明、李雅洁、王挺、赵振廷博士分别参与第1章、第2章、第3章、第4章、第5章、第6章的编著。感谢张朵朵、罗智宏、黄月云、张海明等在本书编著过程中的大力帮助。

由于作者水平有限，经验不足，书中难免有疏漏和不足之处，恳请读者批评指正。

作者

2022年4月

前言
绪论 1
§1 材料实验数据的分析与处理 1
§2 电子天平的使用与维护 2
§3 球磨机的使用与维护 4
§4 马弗炉的使用与维护 6
§5 熔炼炉的使用与维护 7
§6 气氛炉的使用与维护 9
§7 放电等离子烧结炉的使用与维护 11
第1章材料科学基础实验 14
实验1.1 金相显微镜的原理、结构及使用 14
实验1.2 偏光显微镜的原理、结构及使用 17
实验1.3 金相显微试样的制备 22
实验1.4 铁碳合金平衡组织观察 26
实验1.5 碳钢的热处理 32
实验1.6 碳钢热处理后的显微组织观察 35
实验1.7 有色合金组织观察 44
第2章材料制备与加工实验 47
实验2.1 水热法合成钛酸钡粉体 47
实验2.2 固相法合成钛酸钡粉体 48
实验2.3 溶胶凝胶法合成钛酸钡粉体 49
实验2.4 钛酸钡陶瓷成型及烧结 50
实验2.5 粉末冶金法制备铜金刚石复合材料 51
实验2.6 水热法制备不同结构的金属有机骨架材料 52
实验2.7 磁控溅射法制备薄膜材料 54
第3章材料测试与分析方法 56
实验3.1 X射线衍射仪 56
实验3.2 扫描电子显微镜 65
实验3.3 综合热分析仪 74
实验3.4 激光粒度分析仪 81
第4章材料物理性能实验 85
实验4.1 阿基米德排水法测量Al2O3陶瓷体积密度 85
实验4.2 落球法测量液体的黏度系数 86
实验4.3 高温黏度计测量熔体的黏度 92
实验4.4 示差法测量石英玻璃的线性热膨胀系数 95
实验4.5 无机耐火材料高温热膨胀系数的测试 97
实验4.6 DRE瞬态平面热源法测量不同类型材料的热导率 99
实验4.7 差示扫描测量Al2O3陶瓷粉体的比热容 101
实验4.8 半导体薄膜霍尔效应的测试 104
实验4.9 钛酸钡陶瓷高温介电性能的测试 108
实验4.10 钛酸钡陶瓷铁电性能测试 110
第5章材料力学实验 114
实验5.1 材料力学的拉伸实验 114
实验5.2 材料力学的压缩实验 119
实验5.3 材料力学的洛氏硬度实验 121
实验5.4 材料力学的维氏硬度实验 124
实验5.5 材料力学的韧性实验 127
第6章综合性实验 130
实验6.1 浇注和凝固条件对铸锭组织的影响 130
实验6.2 NaCl-KCl二元体系相图测定 132
实验6.3 钙钛矿结构无铅压电陶瓷制备与表征 140
实验6.4 LTCC基板制备与性能研究 143
参考文献 149

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