粉体材料成型性能综合实验大纲

1、粉体材料成型性能综合实验大纲实现从粉体材料的制备、性能测试、烧结成形与成型的性能测试完整的表达 学科交叉的实验工程。让学生自己动手， 用新方法制备新材料，并采用先进的材 料测试和分析手段对粉体材料和块体材料进行分析。深刻体会粉体材料的制备与 性能的实质，感受材料无论在宏观还是微观方面的千变万化，激发学生对材料研究的热情。该综合实验共包括7个子实验，分别为：1.粉体制备实验球磨机；粉 体形貌分析实验扫描电镜；3.粉体粒度分析实验激光粒度仪；4.纳米粉 体三维形貌分析实验原子力显微镜；5.粉体拉曼光谱分析实验拉曼光谱仪； 6.粉体热压烧结实验热压烧结炉；7.粉末烧结性能测试实验。结构如下期加粉律三

2、财3前篡蜀 |原+力竝曲镇|粉末烧结性聪洪皿实验1. 粉体制备实验:采用滚压振动研磨法制备瓷粉体，熟悉振动研磨制粉法的原理和操作。球磨 是粉体制备的一种方法，是将粉体与球磨介质 也称为磨球装入专用的球磨筒罐中，在球磨机上使球磨筒以一定转速低于临界转速转动，依靠磨球的 冲击、磨剥作用，对粉体颗粒产生粉碎作用。转速、球磨时间、粉-球比例、磨球尺寸、机配、形状和种类都会影响球磨效果。 球磨后材料的形貌可以进行下一 步的分析，并用于热压、烧结等试验。2. 粉体性能分析实验：采用激光粒度分析仪、扫描电镜、原子力显微镜和拉曼光谱测量研磨制备的 粉体材料的粒度、粒度分布、形貌与光谱性能，掌握不同测量粉体性能

3、的方法、 原理与所使用仪器的操作。2.1粉体形貌分析实验扫描电镜粉体材料的形貌是粉体材料分析的重要组成局部，材料的很多重要物理化学 性能是由其形貌特征所决定的。例如，颗粒状纳米材料与纳米线和纳米管的物理 化学性能有很大的差异。形貌分析的主要容是分析材料的几何形貌， 材料的颗粒 度，与颗粒度的分布以与形貌微区的成份和物相结构等方面。扫描电镜 SEM 是一种常见的广泛使用的外表形貌分析仪器， 材料的外表微观形貌的高倍数照片 是通过能量高度集中的电子扫描光束扫描材料外表而产生的。对通过研磨制备的粉体样品可以直接进行形貌观察与投影粒度分析，0.02-2000微米的粉体材料，可继续使用粒度分析仪进行粒度

4、测量，得到粒度分布曲线；而对于小于20nm的粉体材料那么可以在原子力显微镜上进行三维形貌的分析。2.2粉体粒度分析实验激光粒度仪粉体材料的粒度是粉体的重要性能之一，对材料的制备工艺、结构、性能均产生重要的影响，凡采用粉体原料来制备材料者，必须对粉体粒度进行测定。通 过扫描电镜进行形貌分析，对于0.02-2000微米的粉体材料进行粒度分析。本综 合实验采用激光粒度测试法，利用颗粒对激光产生衍射和散射的现象来测量颗粒 的粒度与粒度分布。2.3纳米粉体三维形貌分析实验原子力显微镜通过扫描电镜进行形貌表征的粉体材料，如果其微观尺寸在纳米介观尺度 围，那么可以通过原子力显微镜进行三维的形貌分析，并通过粒

5、度分析软件对其在微区围进行粒度分析，得到纳米粉体材料的形貌与微区粒度分布。2.4粉体拉曼光谱分析实验拉曼光谱仪拉曼光谱是一种可以进行物质分子结构测定的光谱，也是一门很有趣味的实 验课程，可以培养学生对拉曼光谱工作原理的认识和粉体拉曼光谱实验方法的掌 握。通过拉曼位移可以鉴别所包含的粉体本征结构信息，通过本实验还可以到达增进学生理解光与物质相互作用的效果。3. 粉体热压烧结实验：粉末烧结是利用粉末颗粒外表能的驱动力，借助高温激活粉末中原子、离子 等的运动和迁移，从而使粉末颗粒间增加粘结面，降低外表能，形成稳定的，所 需强度的块体材料制品与坯锭的过程。热压烧结实验是对试样进行加压加热 进行烧结，是

6、粉体材料烧结中比拟常用的一种烧结方法。本综合实验旨在让学生了解粉体材料热压烧结的步骤，熟悉粉体材料制成具有一定性能的块体材料的途 径。4. 粉末烧结性能测试实验：瓷材料与玻璃不同，它是由包括气孔在的多相系统组成， 瓷材料的成型方式 决定了多数瓷材料存在很多气孔等缺陷， 反响到材料性能上就是以密度指标来间 接表达出来，因此可是说瓷材料的性能与瓷材料的密度密切相关，密度测量是瓷性能的重要组成。本实验的主要目的是测量瓷密度和气孔率，了解密度、吸水率和气孔率的物理意义与计算方法，掌握密度、吸水率和气孔率的测定原理和方法， 分析影响测试结果的主要因素。瓷的吸水率和气孔率的测定都是基于密度的测 定，而密度的测定是基于阿基米德原理。所以瓷材料的密度可分为体积密度、真 密度和假密度，通常以体积密度显密度表示。通过本实验可以分别测量出上 述三种密度，结合力学性能实验可了解分析密度与力学性能的关系。通过粉体材料成形的综合实验的开发，可以形成一套从粉体材料的制备、性 能测试、烧结成形和烧结性能测试完整的一套表达学科交叉的实验工程。在该综合实验工