材料物理《綜合性實驗》實驗教學(xué)大綱

材料物理《綜合性實驗一》實驗教學(xué)大綱課程代碼：ABCL0305課程中文名稱:綜合性實驗一課程英文名稱：ProfessionalComprehensiveExperiments(I)課程學(xué)分數(shù)：2.0課程學(xué)時數(shù)：32開設(shè)學(xué)期：第五學(xué)期授課對象：材料物理專業(yè)本課程的前導(dǎo)課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、陶瓷工藝學(xué)等一、實驗課程簡介本課程是高等院校材料物理專業(yè)的一門必修專業(yè)綜合實驗課，其基本要求是使學(xué)生通過本課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，掌握實驗原理，了解操作技能，處理分析數(shù)據(jù)，完成實驗報告。本綜合實驗包含15個小實驗，具體包含兩部分內(nèi)容，第一部分為《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中的7個實驗，第二部分為《無機材料測試技術(shù)》課程中的8個實驗。通過本實踐課程，學(xué)生不僅能夠加深對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中關(guān)鍵概念的理解，同時在對常見無機非金屬材料的結(jié)構(gòu)性能測試分析方面將形成一個比較全面的認識，對常見測試儀器的結(jié)構(gòu)與性能有比較深入的了解，能夠掌握對常見結(jié)構(gòu)與性能測試分析儀器的基本操作和技能。二、實驗項目的設(shè)置與要求本綜合實驗的第一部分為《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中的7個實驗，主要包括粘土—水系統(tǒng)的雙電層試驗、粘土的陽離子交換量的測定、玻璃析晶、固相反應(yīng)速度常數(shù)的測定、瘠性料的懸浮、相平衡實驗、及熔體的非均勻成核與析晶試驗，所有實驗要求學(xué)生必做。本綜合實驗的第二部分為《無機材料測試技術(shù)》課程中的8個實驗，主要包括X射線衍射儀原理與結(jié)構(gòu)、X射線物相定性分析、TEM的認識及樣品制備、SEM及EDS顯微成分分析、DTA/TG原理、結(jié)構(gòu)及分析、熱膨脹儀的原理、結(jié)構(gòu)及分析、X射線熒光光譜儀原理、結(jié)構(gòu)及分析、紅外、紫外－可見光譜儀的原理、結(jié)構(gòu)及分析。（一）實驗安排序號實驗項目實驗學(xué)時實驗類型每組人數(shù)實驗類別1粘土—水系統(tǒng)的雙電層試驗2驗證7-10必做2粘土的陽離子交換量的測定3驗證7-10必做3玻璃析晶2驗證7-10必做4固相反應(yīng)速度常數(shù)的測定2驗證7-10必做5瘠性料的懸浮2驗證7-10必做6相平衡實驗2驗證7-10必做7熔體的非均勻成核與析晶試驗3綜合7-10必做8X射線衍射儀原理與結(jié)構(gòu)2演示7-10必做9X射線物相定性分析2驗證7-10必做10TEM的認識及樣品制備2演示7-10必做11SEM及EDS顯微成分分析2演示7-10必做12DTA/TG原理、結(jié)構(gòu)及分析2演示7-10必做13熱膨脹儀的原理、結(jié)構(gòu)及分析2演示7-10必做14X射線熒光光譜儀原理、結(jié)構(gòu)及分析2演示7-10必做15紅外、紫外－可見光譜儀的原理、結(jié)構(gòu)及分析2演示7-10必做合計學(xué)時32（二）實驗項目的目的和要求實驗1、粘土—水系統(tǒng)的雙電層試驗參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、用宏觀電泳儀測定粘土膠體的電泳速度并計算ζ電位。2、了解不同種類及數(shù)量的電解質(zhì)對電泳速度的影響。實驗2、粘土的陽離子交換量的測定參考學(xué)時：3學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、掌握測定粘土離子交換容量的方法，測定三種典型粘土礦物的陽離子交換容量。2、根據(jù)測定結(jié)果，進行粘土礦物組成的鑒定。實驗3、玻璃析晶參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解玻璃析晶的性質(zhì)，分析理解為什么玻璃會析晶。2、測定玻璃析晶的溫度，弄清該溫度下恒溫時間對晶體生長的影響。實驗4、固相反應(yīng)速度常數(shù)的測定參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、熟悉測定固相反應(yīng)速度常數(shù)的儀器與方法。2、測定Na2CO3—SiO2系統(tǒng)中給定組成點的固相反應(yīng)速度常數(shù)實驗5、瘠性料的懸浮參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、掌握瘠性料（Al2O3）的懸浮原理與方法。

2、了解測定瘠性料漿pH值與粘度的關(guān)系。

3、了解表面改性劑對瘠性料的懸浮方法，并測定劑量與粘度的關(guān)系。實驗6、相平衡實驗參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解系統(tǒng)相平衡與溫度變化的關(guān)系。2、了解相圖的獲取方法，掌握淬冷法的實驗方法。實驗7、熔體的非均勻成核與析晶試驗（設(shè)計性實驗）參考學(xué)時：3學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解給定的析晶系統(tǒng)與最高溫度、保溫溫度、保溫時間等關(guān)系。2、了解影響熔體非均勻成核的因素。實驗8：X射線衍射儀原理與結(jié)構(gòu)參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)2、掌握衍射儀的工作原理3、熟悉衍射儀的基本操作實驗9：X射線物相定性分析參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解XRD定性分析的一般步驟。2、練習(xí)使用索引與PDF卡片對衍射圖譜（數(shù)據(jù)）進行物相分析。3、掌握對測試結(jié)果的分析方法。實驗10：TEM的認識及樣品制備參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、認識TEM的基本結(jié)構(gòu)及操作方法。2、了解樣品的制備方法。3、學(xué)習(xí)對TEM測試數(shù)據(jù)（圖像）的分析。實驗11：SEM及EDS顯微成分分析參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解SEM及EDS的基本結(jié)構(gòu)及原理。2、掌握SEM樣品的制備方法。3、學(xué)習(xí)對SEM測試數(shù)據(jù)（圖像）的分析。實驗12：DTA/TG原理、結(jié)構(gòu)及分析參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解DTA/TG的基本結(jié)構(gòu)及原理。2、學(xué)習(xí)對DTA/TG曲線的分析。實驗13：熱膨脹儀的原理、結(jié)構(gòu)及分析參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解熱膨脹儀基本結(jié)構(gòu)及原理。2、了解其使用操作方法。3、知道測定熱膨脹系數(shù)的意義。實驗14：X射線熒光光譜儀原理、結(jié)構(gòu)及分析參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解X射線熒光光譜儀的原理及構(gòu)造。2、學(xué)習(xí)其使用操作方法。3、了解元素成分定性、定量分析方法。實驗15：紅外、紫外－可見光譜儀的原理、結(jié)構(gòu)及分析參考學(xué)時：2學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、初步了解光譜儀的原理及結(jié)構(gòu)。2、學(xué)習(xí)其使用操作方法。3、學(xué)會分析光譜曲線。三、實驗報告要求實驗報告的應(yīng)含有如下內(nèi)容：1．研究課題：實驗研究的課題或者問題2．研究目的：實驗擬解決的科學(xué)或技術(shù)問題3．研究現(xiàn)狀：根據(jù)收集的文獻資料，分析擬解決的科學(xué)或技術(shù)問題的研究情況。4．實驗方案：根據(jù)擬解決的科學(xué)或技術(shù)問題提出詳細的解決方案5．實驗設(shè)計：根據(jù)實驗方案，撰寫出詳細、具有可操作性的實驗步驟6．實驗過程：記錄詳細的實驗操作過程7．實驗結(jié)果與分析：對得到的實驗結(jié)果進行分析、歸納。如果實驗結(jié)果未能符合預(yù)期目的，需分析出存在的問題及原因。8．結(jié)論：根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論。四、考核方式與成績評定標準1、考核方法：實驗完畢后，要求學(xué)生認真分析、處理實驗數(shù)據(jù)，并向教師說明實驗結(jié)果，最后以科技論文的格式寫出綜合研究報告。根據(jù)綜合研究報告評定成績。2、成績評定實驗報告評分標準（總分為100分），其中實驗方案10分、實驗態(tài)度5分、實驗操作25分、安全清潔5分、實驗記錄5分、綜合研究報告50分。實驗的評定方法如下：1.查閱文獻、設(shè)計方案（10分）：要求每位學(xué)生寫出設(shè)計原理、注意事項，列出實驗步驟。2.實驗操作（30分）：要求每位學(xué)時實驗過程中操作規(guī)范，其中包括儀器的選擇，操作的熟練程度，實驗記錄情況等方面；安裝實驗裝置，其中包括實驗裝置安裝的正確與否。3.實驗結(jié)果（50分）：以論文的形式提交，考察學(xué)生總結(jié)實驗、撰寫論文的能力。注重考查實驗原理是否明確、正確，實驗步驟，實驗現(xiàn)象，主要數(shù)據(jù)和討論等。4.紀律、衛(wèi)生（10分）根據(jù)學(xué)生成績，按照優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五個等級進行評定。凡是發(fā)現(xiàn)實驗中有臆造、涂改、抄襲者，一律判定0分。優(yōu)秀：90分以上；良好：80-90分；中等：70-80分；及格：60-70分；不及格：60分以下。材料物理《綜合性實驗二》實驗教學(xué)大綱課程代碼：ABCL0314課程中文名稱:綜合性實驗二課程英文名稱：ProfessionalComprehensiveExperiments(II)課程學(xué)分數(shù)：1.5課程學(xué)時數(shù)：24開設(shè)學(xué)期：第六學(xué)期授課對象：材料物理專業(yè)本課程的前導(dǎo)課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、陶瓷工藝學(xué)等一、實驗課程簡介本課程是高等院校材料物理專業(yè)的一門必修專業(yè)綜合實驗課，其基本要求是使學(xué)生通過本課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，掌握實驗原理，了解操作技能，處理分析數(shù)據(jù)，完成實驗報告。本綜合實驗包含3個實驗，分別是氧化鋁陶瓷、鈦酸鋇陶瓷及氧化鋯陶瓷的制備及性能檢測，本實驗是與《材料物理》、《陶瓷工藝學(xué)》、《特種陶瓷工藝學(xué)》等課程相關(guān)的綜合實驗課程，涉及材料的組成設(shè)計、混料球磨、樣品制備、排膠、燒結(jié)、以及性能測試等各個過程。通過綜合實驗課程，使得學(xué)生初步具備設(shè)計實驗方案的能力，在利用各種設(shè)備進行陶瓷材料制備過程中，充分了解各種制備設(shè)備及檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能及使用方法，學(xué)會對所制備的樣品進行綜合分析和評價。二、實驗項目的設(shè)置與要求（一）實驗安排序號實驗項目實驗學(xué)時實驗類型每組人數(shù)實驗類別1氧化鋁陶瓷的制備5綜合7-10必做2氧化鋁陶瓷的性能檢測5綜合7-10必做3鈦酸鋇陶瓷的制備4綜合7-10必做4鈦酸鋇陶瓷的性能檢測4綜合7-10必做5氧化鋯陶瓷的制備3綜合7-10必做6氧化鋯陶瓷的性能檢測3綜合7-10必做合計學(xué)時24（二）實驗項目的目的和要求實驗1、氧化鋁陶瓷的制備參考學(xué)時：6學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解氧化鋁陶瓷原料的加工，熟悉常見氧化鋁陶瓷的配方，熟悉氧化鋁陶瓷的成型方法，并在注漿成型、熱壓鑄成型、可塑法成型、擠壓成型、模壓成型、流延成型等成型方法中選用2種方法分別成型。2、了解隧道窯、高溫推板窯等常見氧化鋁燒制窯爐的結(jié)構(gòu)。3、在指導(dǎo)老師的協(xié)助下，完成樣品的燒制。要求了解原始粉料的粒度、添加劑的作用、燒結(jié)溫度和保溫時間、氣氛、成型壓力等對氧化鋁陶瓷燒結(jié)性能的影響。實驗2、氧化鋁陶瓷的性能檢測參考學(xué)時：6學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、對所制備的氧化鋁陶瓷樣品進行熱膨脹系數(shù)測試，了解熱膨脹儀的結(jié)構(gòu)和原理及其使用方法，學(xué)會分析熱膨脹數(shù)據(jù)。2、對所制備的氧化鋁陶瓷樣品進行密度測試，要求采用阿基米德法測試樣品的密度，同時測試其吸收率。3、對所制備的氧化鋁陶瓷樣品進行抗彎強度測試，要求了解力學(xué)性能測試儀的結(jié)構(gòu)和原理及其使用方法，能夠根據(jù)測試結(jié)果計算抗彎強度值。4、對所制備的氧化鋁陶瓷樣品進行顯微硬度測試，要求了解顯微硬度儀的結(jié)構(gòu)和原理及其使用方法。5、根據(jù)以上測試結(jié)果，對所制備的氧化鋁陶瓷進行性能的綜合評判。實驗3、鈦酸鋇陶瓷的制備參考學(xué)時：6學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、了解鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)特點。2、掌握壓電效應(yīng)的原理和本質(zhì)。3、熟悉壓電陶瓷性能參數(shù)的表征，如介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、彈性常數(shù)、機械品質(zhì)因素、壓電常數(shù)、機械耦合系數(shù)、居里溫度、頻率常數(shù)等。4、掌握以氧化鈦和碳酸鋇為原料采用燒結(jié)法制備鈦酸鋇壓電陶瓷的方法。5、熟悉鈦酸鋇陶瓷制備與性能測試過程中的各個過程，即“配料→球磨→過濾、干燥→預(yù)燒→二次球磨→過濾、干燥→過篩→成型→排塑→燒結(jié)→精修→上電極→燒銀→極化→測試”。實驗4、鈦酸鋇陶瓷的性能測試參考學(xué)時：6學(xué)時學(xué)習(xí)目標：1、對所制備的鈦酸鋇陶瓷樣品進行介電常數(shù)的測定。2、對所制備的鈦酸鋇陶瓷樣品進行介質(zhì)損耗測定。3、對所制備的鈦酸鋇陶瓷樣品進行居里溫度的測定。4、對所制備的鈦酸鋇壓電陶瓷的性能進行綜合評判。三、實驗報告要求實驗報告的應(yīng)含有如下內(nèi)容：1．研究課題：實驗研究的課題或者問題2．研究目的：實驗擬解決的科學(xué)或技術(shù)問題3．研究現(xiàn)狀：根據(jù)收集的文獻資料，分析擬解決的科學(xué)或技術(shù)問題的研究情況。4．實驗方案：根據(jù)擬解決的科學(xué)或技術(shù)問題提出詳細的解決方案5．實驗設(shè)計：根據(jù)實驗方案，撰寫出詳細、具有可操作性的實驗步驟6．實驗過程：記錄詳細的實驗操作過程7．實驗結(jié)果與分析：對得到的實驗結(jié)果進行分析、歸納。如果實驗結(jié)果未能符合預(yù)期目的，需分析出存在的問題及原因。8．結(jié)論：根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論。四、考核方式與成績評定標準1、考核方法：實驗完畢后，要求學(xué)生認真分析、處理實驗數(shù)據(jù)，并向教師說明實驗結(jié)果，最后以科技論文的格式寫出綜合研究報告。根據(jù)綜合研究報告評定成績。2、成績評定實驗報告評分標準（總分為100分），其中實驗方案10分、實驗態(tài)度5分、實驗操作25分、安全清潔5分、實驗記錄5分、綜合研究報告50分。實驗的評定方法如下：1.查閱文獻、設(shè)計方案（10分）：要求每位學(xué)生寫出設(shè)計原理、注意事項，列出實驗步驟。2.實驗操作（30分