無機非金屬材料實驗六

無機非金屬材料實驗六第1頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，也叫安定性，耐久性或抗蝕性，是指玻璃在各種自然氣候條件下抵抗氣體（包括大氣）、水、細菌和在各種人工條件下抵抗各種酸液，堿液或其它化學(xué)試劑，藥品溶液侵蝕破壞的能力。

玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性是玻璃的一個重要性質(zhì)，也是衡量玻璃制品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，因為任何制品的任何用途都要求玻璃具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性。因此，在這些產(chǎn)品的生產(chǎn)中必須嚴(yán)格地測定其化學(xué)穩(wěn)定性，對于化學(xué)穩(wěn)定性不合格的玻璃制品不能出廠使用。

第2頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一.實驗?zāi)康?．

一步理解玻璃被侵蝕的機理；2．

了解測定玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的各種方法及應(yīng)用范圍；3．

掌握常用的玻璃粉末耐水性的測試方法。二.基本原理侵蝕介質(zhì)對玻璃的破壞過程是很復(fù)雜的。一般情況，當(dāng)玻璃與侵蝕介質(zhì)接觸時，破壞機理可分為溶解和浸析兩大類。當(dāng)溶解發(fā)生時，玻璃各組分以其在玻璃中存在的比例同時進入溶液中，這種侵蝕也叫完全侵蝕。當(dāng)浸析發(fā)生時，只是玻璃中的某些組分溶入溶液中，其余部分殘留在玻璃表面而形成化學(xué)穩(wěn)定性較高的保護膜，玻璃的骨架沒有被瓦解。第3頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月水對玻璃的侵蝕

從實驗知道，各種溶液對玻璃發(fā)生破壞作用時，都是水先與玻璃表面起反應(yīng)。因此可以說水是玻璃的最大“敵人”，水能與任何一種玻璃作用，只是程度不同而已。從微觀角度來看，玻璃的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有很大空隙。當(dāng)玻璃與侵蝕介質(zhì)接觸時，介質(zhì)的某些分子或離子能從玻璃表面進入內(nèi)部與玻璃內(nèi)部的某些離子進行交換或者同玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進行反應(yīng)。水進入后，玻璃表面的Ｓｉ—Ｏ鍵斷裂，形成硅醇—ＯＨ基團，隨著反應(yīng)的繼續(xù)，Si原子周圍原有的四個橋氧全部成為ＯＨ，這就是Ｈ２Ｏ分子對硅氧骨架的直接破壞。第4頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月水對硅酸鹽玻璃的侵蝕作用只是在最初一個階段比較顯著，隨著侵蝕過程的進行，在玻璃表面將形成一層均勻的高硅酸薄層，這層薄膜具有一定的堅固性，同時又具有很強的吸附能力，使玻璃的進一步破壞過程減慢，故成為保護膜。水對玻璃的作用時間越長，生成的保護膜越厚，破壞的過程就愈慢，玻璃的抗水能力便逐步增強。在到達一定時間后，侵蝕作用基本停止。

第5頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月玻璃粉末耐水性試驗的基本原理將具有一定顆粒度和一定質(zhì)量的試樣至于水中，于某一特定溫度時保持一定的時間，然后測定粉末損失的重量、或用0.01mol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，記下耗用的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的毫升數(shù)，就可以計算玻璃轉(zhuǎn)移到溶液中的成份含量，確定玻璃的水解等級。

第6頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．水浴鍋

2.分析天平3.滴定臺第7頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．甲基紅溶液

5.0.01mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液

第8頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、試樣準(zhǔn)備

取按日常生產(chǎn)方法進行退火，已消除應(yīng)力的玻璃塊50克，用布把玻璃表面擦干凈，再用干凈的紙包上，用錘子把試樣敲碎；選取30ｇ以上直徑在10～30mm之間的玻璃塊。放入硬質(zhì)錫研體中，插入研桿，用錘猛擊一下研桿。錘擊之后，將研缽內(nèi)的玻璃在0.5mm和0.3mm的標(biāo)準(zhǔn)篩上過篩，去掉大于0.5mm和小于0.3mm的顆粒，取0.3～0.5mm粒級的顆粒做試樣。用不與玻璃作用的液體（如乙醇）進行洗滌、烘干至恒重冷卻至室溫待用。第9頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五．實驗步驟

第10頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月六.數(shù)據(jù)處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄

第11頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2.結(jié)果處理從得到的三個試樣測定值中分別減去空白值，然后計算出平均值，即得到結(jié)果。

如果要相應(yīng)堿析出量的數(shù)據(jù)，可按下式計算：Ｎａ２Ｏ（微克／克）＝３１０×ＶＨＣｌ

式中：Ｖ是所消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的體積（毫升）。

第12頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.查表根據(jù)計算結(jié)果，查教科書P199表29-5確定玻璃的耐水等級。

4.結(jié)果評定假如在耐水等級為1和2的試樣中，每個結(jié)果與平均值的誤差大于±10％，3～5級玻璃中誤差大于5％，則需重新測定。第13頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月七.影響因素

1.玻璃試樣顆粒度的影響：因為粉末法是使玻璃顆粒表面受化學(xué)處理，玻璃試樣顆粒度決定了試樣的表面積。表面積越大，受水的侵蝕越大。為了使測量結(jié)果有可比性，必須控制玻璃試樣顆粒度，要求顆粒為球形。2.玻璃試樣量的影響：玻璃試樣的試樣量越大，表面積越大，受水的侵蝕越大。因此必須準(zhǔn)確稱量試樣的量。第14頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.玻璃試樣被煮沸的時間和煮沸溫度的影響：煮沸的時間越長，受水的侵蝕越大。煮沸溫度越高，受水的侵蝕越大。為了使測量結(jié)果有可比性，必須按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定控制玻璃試樣煮沸時間和煮沸溫度。

4.滴定的影響：滴定時要看準(zhǔn)顏色的變化和變化時滴定量，才能得到正確的試樣結(jié)果。第15頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料力學(xué)性能

實驗二材料顯微硬度的測定

在材料研究中，硬度數(shù)據(jù)的使用頻率非常高，硬度測試的目的，并不一定是用來表征所研究材料的使用性能，而是通過硬度試驗獲得材料微觀結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。硬度通常定義為材料抵御硬且尖銳的物體所施加的壓力而產(chǎn)生永久壓痕的能力。材料的硬度是材料重要的機械性能之一。無機非金屬材料硬度測試的目的，是為了檢驗材料抗磨蝕、耐刻畫的能力。

第16頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?/p>

1.

了解無機非金屬材料顯微硬度測試的意義。2.

了解影響無機非金屬材料顯微硬度的因素。3.

學(xué)習(xí)顯微硬度測試的原理與方法。二、基本原理一般硬度測試的基本原理是：在一定時間間隔里，施加一定比例的負(fù)荷，把一定形狀的硬質(zhì)壓頭壓入所測材料表面，然后，測量壓痕的深度或大小。

第17頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?/p>

1.

了解無機非金屬材料顯微硬度測試的意義。2.

了解影響無機非金屬材料顯微硬度的因素。3.

學(xué)習(xí)顯微硬度測試的原理與方法。二、基本原理一般硬度測試的基本原理是：在一定時間間隔里，施加一定比例的負(fù)荷，把一定形狀的硬質(zhì)壓頭壓入所測材料表面，然后，測量壓痕的深度或大小。

第18頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月硬度試驗分為兩類：1.宏觀硬度：是指采用1Kgf(9.81N)以上負(fù)荷進行的硬度試驗。2.顯微硬度：是指采用1Kgf(9.81N)或小于1Kgf(9.81N)負(fù)荷進行的硬度試驗。

常用的硬度試驗有布氏硬度試驗，洛氏硬度試驗，表面洛氏硬度試驗和顯微硬度試驗等。它們分別有各自不同的適用范圍。無機非金屬材料由于材料硬而脆，不能使用過大的測試負(fù)荷，一般采用顯微硬度測試表示。

第19頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

顯微硬度測試是用努氏金剛石角錐壓頭或維氏金剛石壓頭來測量材料表面的硬度。努氏金剛石壓頭是一個對面角分別為172030ˊ和1300,頂端橫刃不大于1μm的菱形四面錐體，在規(guī)定的荷重下（一般為0.1kgf=0.981N），在壓頭接觸試樣前開始，以0.20±0.05mm/min的低速壓人試樣表面，并使壓頭與試樣保持接觸20～50秒鐘，卸載后，測量壓痕的長對角線長。努氏硬度（KHN）值是所施加的負(fù)荷P與永久壓痕的投影面積S之比。即：KHN=P/S=P/C

L2=p/9.81CL2

第20頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月維氏金剛石壓頭是將壓頭磨成正四棱錐體，其相對兩面夾角為1360。維氏顯微硬度值是所施加的負(fù)荷（kgf）除以壓痕的表面積（mm2）。采用維氏金剛石壓頭時，其壓痕深度約為對角線長度的1/7。維氏硬度的計算公式如下：

第21頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．顯微硬度計第22頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月四．實驗步驟

第23頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五.數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)記錄一般顯微硬度計可以直接給出結(jié)果，填入表中即可。

通常硬度試驗一個試樣取三個點測量，取平均值。

第24頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月六.影響因素

1.應(yīng)選擇成份均勻、表面結(jié)構(gòu)細致和平整度好的樣品為待測試樣。表面粗糙不平或平整度差的試樣，由于壓痕會或多或少地發(fā)生變形，引起測量誤差。

2.由于測定較小，要選擇材料表面結(jié)構(gòu)細致均勻處為測定點，其測定結(jié)果才能代表材料的性能。第25頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.由于無機非金屬材料硬而脆，不能使用過大的測試負(fù)荷，以免試樣破碎而無法測量壓痕的尺寸。實驗力可以參考文獻資料，或自己摸索。

4.由于無機非金屬材料硬而脆，試驗力的作用時間也要合適，否則測定結(jié)果不理想。最佳作用時間也可以參考文獻資料，或自己摸索。第26頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料熱學(xué)性能

實驗三材料線膨脹系數(shù)的測定

熱膨脹定義物體的體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象稱為熱膨脹。熱膨脹系數(shù)是材料的主要物理性質(zhì)之一，它是衡量材料的熱穩(wěn)定性好壞的一個重要指標(biāo)。提高材料熱穩(wěn)定性

降低材料的膨脹系數(shù)，提高熱穩(wěn)定性，提高材料的使用安全。第27頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月測定熱膨脹系數(shù)的意義在實際應(yīng)用中，當(dāng)兩種不同的材料彼此焊接或熔接時，選擇材料的熱膨脹系數(shù)顯得尤為重要。焊接或熔接如果兩種不同的材料彼此焊接或熔接，要求材料具備相近的膨脹系數(shù)。如兩種金屬的焊接，玻璃儀器的焊接加工，非金屬與金屬的焊接等。如果選擇材料的膨脹系數(shù)相差比較大，焊接時由于膨脹的速度不同，在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力，降低了材料的機械強度和氣密性，嚴(yán)重時會導(dǎo)致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油。

第28頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月提高材料強度如果層狀物由兩種材料迭置連接而成，則溫度變化時，由于兩種材料膨脹值不同，若仍連接在一起，體系中要采用一中間膨脹值，從而使一種材料中產(chǎn)生壓應(yīng)力而另一種材料中產(chǎn)生大小相等的張應(yīng)力，恰當(dāng)?shù)乩眠@個特性，可以增加制品的強度。因此，測定材料的熱膨脹系數(shù)具有重要的意義。（如夾層玻璃）測定材料線膨脹系數(shù)的方法很多，有示差法（或稱“石英膨脹計法”）、雙線法、光干涉法、重量溫度計法等。第29頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?．了解測定材料的膨脹曲線對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義。2．掌握示差法測定熱膨脹系數(shù)的原理和方法、測試要點。3．利用材料的熱膨脹曲線，確定玻璃材料的特征溫度。二、基本原理線膨脹系數(shù)是溫度升高1℃時單位長度上所增加的長度，單位為厘米/厘米·度?！鱈/L0=α1△t

第30頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月示差法是基于采用熱穩(wěn)定性良好的材料石英玻璃（棒和管）在較高溫度下，其線膨脹系數(shù)隨溫度而改變的性質(zhì)很小，當(dāng)溫度升高時，石英玻璃與其中的待測試樣與石英玻璃棒都會發(fā)生膨脹，但是待測試樣的膨脹比石英玻璃管上同樣長度部分的膨脹要大。因而使得與待測試樣相接觸的石英玻璃棒發(fā)生移動，這個移動是石英玻璃管、石英玻璃棒和待測試樣三者的同時伸長和部分抵消后在千分表上所顯示的ΔＬ值，它包括試樣與石英玻璃管和石英玻璃棒的熱膨脹之差值，測定出這個系統(tǒng)的伸長之差值及加熱前后溫度的差數(shù)，并根據(jù)已知石英玻璃的膨脹系數(shù)，便可算出待測試樣的熱膨脹系數(shù)。第31頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．石英膨脹儀2.游標(biāo)卡尺3.秒表第32頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月示差法測定材料膨脹系數(shù)的裝置第33頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月石英膨脹儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱膨脹分析圖第34頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月四．實驗步驟

第35頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五.數(shù)據(jù)處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄

第36頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2.繪制曲線將實驗數(shù)據(jù)在直角座標(biāo)系上作出被測材料的熱膨脹曲線?？纱_定t2、t1，并根據(jù)t2和t1來確定L1和L2。T1L1T2L2第37頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.結(jié)果計算按公式計算膨脹系數(shù)

α＝α石＋(L2-L1)/Ｌ(t2-t1)

最后以三個試樣平均值表示試驗結(jié)果。第38頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月在圖上也可以求出玻璃的轉(zhuǎn)變溫度Tg和膨脹軟化點溫度Tf。同樣用三個試樣平均值來表示試驗結(jié)果。

TgTf第39頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4.用Excel在圖上也可以作圖和計算膨脹系數(shù)

。用實驗數(shù)據(jù)在Excel中作圖，作回歸線，可得出擬合方程，計算L1和L2就十分方便準(zhǔn)確。第40頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月六.影響因素1.試樣影響：玻璃棒的粗細要均勻，直而不彎，這樣可使測定結(jié)果有較好的重復(fù)性。

2.玻璃熱歷史的影響：玻璃試樣應(yīng)進行退火處理，否則不便求玻璃的轉(zhuǎn)變溫度Tg。3.升溫速度的影響：升溫速度過快時，玻璃棒的表面溫度比內(nèi)部高，玻璃表面與內(nèi)部的膨脹不一致，這將影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。第41頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4.測量溫度范圍的影響：材料的平均熱膨脹系數(shù)與瞬間熱膨脹系數(shù)是不同的。從玻璃熱膨脹系數(shù)曲線可見，在Tg溫度以下，玻璃的熱膨脹系數(shù)不是常數(shù)。在不同的溫度范圍內(nèi)，玻璃的線膨脹系數(shù)是不同的。因此，在測定和計算線膨脹系數(shù)時應(yīng)當(dāng)注意，否則會得出錯誤的結(jié)果。第42頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料熱學(xué)性能

實驗四材料熱穩(wěn)定性的測定

熱穩(wěn)定性定義材料經(jīng)受劇烈的溫度變化而不破壞的性能稱為材料熱穩(wěn)定性（或稱耐急冷急熱性）。由于無機非金屬材料的種類不同，其熱穩(wěn)定性的測試方法亦有區(qū)別，本實驗主要進行陶瓷的熱穩(wěn)定性測試。

測定熱穩(wěn)定性的意義普通陶瓷材料由多種晶體和玻璃相組成，因此在室溫下具有脆性，在外應(yīng)力作用下會突然斷裂。當(dāng)溫度急劇變化時，陶瓷材料也會出現(xiàn)裂紋或損壞。測定陶瓷的熱穩(wěn)定性可以控制產(chǎn)品的質(zhì)量，為合理應(yīng)用提供依據(jù)。

第43頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?.了解測定陶瓷材料熱穩(wěn)定性的實際意義。2.了解影響熱穩(wěn)定性的因素及提高熱穩(wěn)定性的措施。3.掌握陶瓷材料熱穩(wěn)定性的測定原理及方法。二、基本原理陶瓷的熱穩(wěn)定性取決于坯釉料的化學(xué)成分、礦物組成、相組成、顯微結(jié)構(gòu)、制備方法、成型條件及燒成制度等應(yīng)素以及外界環(huán)境。由于陶瓷內(nèi)外層受熱不均勻，坯釉的熱膨脹系數(shù)差異而引起陶瓷內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致機械強度降低，甚至發(fā)生開裂現(xiàn)象。第44頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月陶瓷熱穩(wěn)定性測定方法一般是把試樣加熱到一定的溫度，接著放入適當(dāng)溫度的水中，判定方法為：1.根據(jù)試樣出現(xiàn)裂紋或損壞到一定程度時，所經(jīng)受的熱變換次數(shù)；2.經(jīng)過一定的次數(shù)的熱冷變換后機械強度降低的程度來決定熱穩(wěn)定性；3.試樣出現(xiàn)裂紋時經(jīng)受的熱冷最大溫差來表示試樣的熱穩(wěn)定性，溫差愈大，熱穩(wěn)定性愈好。本實驗采用試樣出現(xiàn)裂紋時，平均經(jīng)受的熱冷最大溫差來表示試樣的熱穩(wěn)定性。第45頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．陶瓷熱穩(wěn)定測定儀

第46頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月測定熱穩(wěn)定性儀器裝置圖第47頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月四．實驗步驟

第48頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五.數(shù)據(jù)處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄將測定結(jié)果填入下表

第49頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2.數(shù)據(jù)計算

平均開裂溫度計算公式平均開裂溫度數(shù)＝150

第50頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月六.注意事項1.試樣應(yīng)光滑，無缺陷、堆釉現(xiàn)象。2.爐內(nèi)溫度差應(yīng)嚴(yán)格控制在±2℃。3.每次重復(fù)做時，應(yīng)將試樣表面的其它雜質(zhì)清洗干凈。第51頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料光學(xué)性能

實驗五材料透光性能的測定

在材料中，玻璃、陶瓷、塑料等是透明或半透明材料。透光性是指材料透過光線的能力，它是一個綜合性的指標(biāo)，與材料對光線的吸收和反射性質(zhì)有關(guān)。通常用透射比或霧度（渾濁度）來表征。本實驗為“材料半球透光率與半球霧度的測定”。

第52頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?.確透射比、霧度的基本概念。2.了解透光率／霧度測定儀的基本測量原理及使用方法。3.掌握材料透射比、霧度的測定技術(shù)。

二、基本原理光線射到一透明或半透明物體上時，部分產(chǎn)生定向反射，部分產(chǎn)生漫反射。光線進入樣品后部分被吸收，部分被透過。在出射樣品的光中，主透射部分按折射定律前進；其余部分產(chǎn)生半球透射，其前進方向是散亂的，因此稱為漫透射。

第53頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

半球反射與透射原理

第54頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

由光源１（鹵鎢燈）發(fā)出的光經(jīng)過聚光鏡２，通過光攔３，經(jīng)遮光式調(diào)制器４射到物鏡５上。物鏡５射出一束平行光束，其光線偏離角不大于３０，并將光攔３成像在出射窗口１０上。出射窗對入射窗口中心的張角為８０，光斑邊緣與出射窗形成１.３0的環(huán)帶。積分球7內(nèi)裝有一可擺動的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器9，當(dāng)測定透光率及總透射光時，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器被控在位，擋住出射窗；當(dāng)測散射光時，從出射窗處讓開。

透光率/霧度測定儀的測量原理圖

第55頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．透光率霧度測定儀

第56頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月四．實驗步驟

第57頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五.數(shù)據(jù)處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄將測定結(jié)果填入下表將三片試件的透光率和霧度值取算術(shù)平均值，作為該批試樣的測定結(jié)果。

第58頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月六.影響因素

1.試樣表面的清潔程度將影響光源的入射、反射與投射，所以測定錢應(yīng)將試樣清洗干凈并烘干。

2.試樣的透過率不僅與入射、反射有關(guān)，還與其吸收有關(guān)，試樣越厚，吸收越多。因此，應(yīng)將試樣的測量結(jié)果換算為標(biāo)準(zhǔn)厚度的測量結(jié)果。第59頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料光學(xué)性能

實驗六材料色度的測定

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，人工制造物體的顏色也隨處可見。在無機非金屬材料中，彩色水泥、彩色玻璃制品，彩色陶瓷制品、搪瓷用彩色琺瑯等，都要涉及顏色的測量。此外，紡織、印染、造紙、化工、家用電器、食品等行業(yè)也需要對顏色進行測定。因此，色度指標(biāo)值的測量和檢驗，已成為全世界各行各業(yè)生產(chǎn)中質(zhì)量控制和產(chǎn)品檢驗的關(guān)鍵之一。

第60頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?/p>

1．了解物體顏色的基本概念及表示方法。

2．了解物體色的測量方法。

3．掌握用色彩色差計測量反射物體、透射物體色度值的測量技術(shù)。

二、基本原理為了科學(xué)地表征顏色特征，國際照明委員會創(chuàng)立了CIE系統(tǒng)。規(guī)定用標(biāo)準(zhǔn)的光譜三刺激值為、、表示的色度系統(tǒng)，采用色品坐標(biāo)X10Y10Z10來表示顏色，只要測得試樣的光譜三刺激值X10Y10Z10之后，就可以計算出所需的各種指標(biāo)值。

第61頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

X10Y10Z10色度系統(tǒng)的色品圖

圖中有波長分度的曲線，是把各單色光刺激點連接起來形成的光譜軌跡，把光譜軌跡兩端連接的直線是紫軌跡。第62頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月第63頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月色差計原理色差計是利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明來測量透射色或反射色的光電積分測色儀器，一般由照明光源、探測器、放大調(diào)節(jié)、儀表讀數(shù)或數(shù)字顯示、數(shù)據(jù)運算處理等部分組成。通常用3個探測器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠M行輸出，得出待測色的三刺激值或色度坐標(biāo)；還可以通過模擬計算電路或連機的電子計算機給出兩個物體色的色差值。因此，這是一種操作簡便的實用測色儀器。

第65頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月儀器原理第66頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．SC-80色彩色差計

2.標(biāo)準(zhǔn)白板3.壓樣器第67頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月四．實驗步驟

第68頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五.數(shù)據(jù)處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄將測定結(jié)果填入下表

第69頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2.作色度圖將試樣的色品坐標(biāo)值x10、y10標(biāo)在圖上。

第70頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.確定主波長經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)照明體（D60）色品點O和試樣的色品M作一直線并與光譜軌跡相交，則交點（L）在光譜軌跡上的波長就是主波長。

oML第71頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4.計算興奮純度在色品圖上，白點O到和試樣色品點M的距離與O到試樣主波長點距離的比值稱為興奮純度。

oML第72頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料的電學(xué)性能

實驗七材料導(dǎo)電性能的測定

材料的導(dǎo)電性質(zhì)（導(dǎo)電性能的大?。┰诳茖W(xué)技術(shù)上具有極為重要的意義。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，利用材料的導(dǎo)電性能已制成電阻、電容、導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料、絕緣材料以及其它電子材料器件，應(yīng)用范圍日益廣泛。無機非金屬材料一般作為絕緣材料來應(yīng)用，主要是用來使電氣元件相互之間絕緣以及元件與地面絕緣。如果絕緣構(gòu)件的絕緣電阻太小，不僅浪費電能，還會因局部過熱導(dǎo)致儀器不能正常工作，甚至損害整個儀器。電介質(zhì)的絕緣電阻是評價電介質(zhì)材料性能的重要參數(shù)。因此，研究和測量材料的導(dǎo)電性能在實際工作中是十分重要的。

第73頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康?/p>

1．了解絕緣材料的導(dǎo)電機理。2．弄懂高阻計測量材料電阻率的基本原理。3．掌握常溫下用高阻計三電極系統(tǒng)測量材料絕緣電阻的方法。

二、基本原理物體之所以導(dǎo)電是由于內(nèi)部存在的各種載流子在電場作用下沿電場方向移動的結(jié)果。固體介質(zhì)的電導(dǎo)分為兩種類型：即離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)。對于絕緣材料的固體介質(zhì)，正常條件下的主要作用是離子電導(dǎo)。第74頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月1.什么是絕緣電阻絕緣電阻是表示絕緣材料阻止電流通過能力的物理量，它等于施加在樣品上直流電壓與流經(jīng)電極間的穩(wěn)態(tài)電流之比，即穩(wěn)態(tài)電流包括流經(jīng)試樣體內(nèi)電流Iv與試樣表面電流Is兩項，即I=Iv+Is，則絕緣電阻為Rv表示試樣體積電阻，Rs表示試樣的表面電阻。公式表明絕緣電阻實際上是體積電阻與表面電阻的并聯(lián)。

第75頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月a.體積電阻率體積電阻率的定義是沿體積電流方向的直流電場強度與穩(wěn)態(tài)體積電流密度之比。b.表面電阻率表面電阻率的定義是沿表面電流方向的直流電場強度與穩(wěn)態(tài)下單位寬度的電流密度之比第76頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2.測試原理及儀器電路結(jié)構(gòu)被測試樣與標(biāo)準(zhǔn)電阻R0串連

第77頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電極系統(tǒng)體積電阻率V：

表面電阻率s：

第78頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三．實驗器材

1．超高阻絕緣電阻測試儀

第79頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月四．實驗步驟

第80頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月五.數(shù)據(jù)處理1.實驗數(shù)據(jù)記錄

第81頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.計算每塊試樣的體積電阻率和表面電阻率

計算公式中所需的電極系統(tǒng)尺寸見下表

3.實驗結(jié)果以各次試驗數(shù)值的算術(shù)平均值計算，并以帶小數(shù)的個位數(shù)乘以10的幾次方來表示，取兩位有效數(shù)字。

第82頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月六.影響因素1.通常，無機非金屬材料屬于絕緣材料。如果表面有雜質(zhì)，將對材料的絕緣性能有巨大的影響。因此，測定前應(yīng)對材料進行挑選。2.由于環(huán)境溫度和濕度對電阻率有明顯的影響，為了減小誤差，并使結(jié)果具有重復(fù)性與可比性，絕緣電阻試樣在測量前應(yīng)進行預(yù)處理。3.在測試前，要正確安裝試樣，否則會因電極間隙的變化、接觸不良等而給測量結(jié)果帶來誤差。在測試過程中，為了安全，三電極系統(tǒng)和試樣都必須置于屏蔽箱內(nèi)。第83頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4.我國國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定常溫為（20±5）℃，相對濕度為（65±5）％。實驗環(huán)境條件最好能符合標(biāo)準(zhǔn)，至少不與所需條件相差太大。否則測量結(jié)果沒有可比性。

5.當(dāng)試驗環(huán)境達不到規(guī)定的條件時，每塊試樣從干燥器中取出到測試完畢所需的時間應(yīng)盡量短。一般要求在幾分鐘內(nèi)測試完畢。為此，可以先測樣品的絕緣電阻，再測量樣品的厚度。

第84頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月——材料的磁學(xué)性能

實驗八材料磁化率的測定

磁性材料分為金屬磁性材料和非金屬磁性材料兩類。非金屬磁性材料主要指鐵氧體磁性材料，是金屬氧化物燒結(jié)的磁性體。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，磁性材料（特別是鐵磁材料）占有重要的地位。因此，了解和掌握材料磁性的測量，對于材料磁性的研究和應(yīng)用是十分重要的。物質(zhì)的磁性來自與電子自旋相聯(lián)系的磁矩，因此物質(zhì)一般都具有磁性，但強弱不同。磁化率表證物質(zhì)在單位磁場作用下被磁化的（難易）程度。因此，測定非金屬磁性材料的磁化率可為這些材料的研究與應(yīng)用提供依據(jù)。

第85頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)帕斯卡（Pascal）的發(fā)現(xiàn)，每一化學(xué)鍵都有其確定的磁化率數(shù)值，把有機化合物所包含的各化學(xué)鍵的磁化率加和起來，就是該有機化合物的磁化率。因此，通過測定磁化率可以研究某些電子或離子的組態(tài)，判斷絡(luò)合物分子的配鍵類型，推斷合成新化合物的分子結(jié)構(gòu)等。一、實驗?zāi)康?.了解某些材料的磁化率，掌握測量磁化率的實驗原理。2.學(xué)會用古埃法測定材料的磁化率，并算出其順磁性原子（離子）的未配對電子數(shù)。。

第86頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月二、基本原理

物質(zhì)在外磁場的作用下，由于電子等帶電體的運動，會被磁化而感應(yīng)出一個附加磁場。對于弱磁材料來說，磁化強度與外磁場強度成正比，即：

磁化率一般有兩種形式：單位質(zhì)量磁化率和摩爾磁化率。它們分別定義為：第87頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)材料磁化率的不同，一般分為順磁體、反（抗）磁體、鐵磁體三種：①順磁性。順磁性是指物質(zhì)磁化方向與外磁場方向相同所產(chǎn)生的效應(yīng)。順磁性物質(zhì)的原子、分子或離子中存在自旋未成對的電子，其分子磁矩不等于零。當(dāng)受到外磁場作用時，各雜亂取向的分子磁矩的方向趨向于與外磁場同方向，即物質(zhì)內(nèi)感應(yīng)強度