华东理工大学材料科学与工程学院

资料概论实验宋鹂王以群候凤珍汪济奎章圣苗赵祖欣实验目录资料的力学性能测试资料的热学性能测试资料的光学性能测试资料的电学性能测试金属资料的性能测试资料的力学性能测试资料〔塑料〕拉伸强度测定资料〔塑料〕紧缩强度测定资料弯曲强度测定资料冲击性能测定3.资料弯曲强度测定〔实验目的〕了解资料抗弯强度测定原理，并掌握其测定方法分析影响测试结果的主要要素分析影响资料抗弯强度的主要要素资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔实验原理〕资料的机械强度指资料在断裂时所能接受的最大的应力值资料的抗弯强度可采用三点式或四点式方法测定〔见图a,b〕资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔实验仪器〕万能资料实验机资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔实验预备〕棒状试样长度须比支承边距长出12.7mm，可以是直径恣意〔不小于4.8mm〕，长与直径之比大于10∶1的圆棒，也可以是宽/厚比为2∶1~10∶1，最小宽度不小于9.5mm的矩形条棒状试样可经过挑料拉制或块料切割、研磨的方法制得资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔实验步骤〕小心把试样放在试样夹具中，并保证安放位置耿直。试样夹具支承边的间隔为200mm，与负载边的中心位置相隔100mm试样上初始负载产生的最大应力不应大于断裂强度的25%加载速度确定。对于退火玻璃，其加载速度应与最大应力的添加速度相顺应〔1.1±0.2Mpa/s〕。对于钢化或微晶玻璃，每分钟最大应力的增量应为断裂强度的80~120%。可先用20%的试样，估算其断裂强度，计算出加荷速度，并按此测定，然后取这批试样的平均值来校正估算值为了防止碎片飞溅，可用塑料或其它胶布覆盖在试样的加压面上开动实验机，以一恒定速度对试样加载，直至试样断裂察看断裂点的位置，留意是在边部还是在原压力点的外表上资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔数据处置〕实验数据记录和结果计算：矩形断面试样抗弯强度和最大应力添加速度：S=3La/bd2；R=(3a/bd2).(ΔL/Δt)椭圆断面试样抗弯强度和最大应力添加速度：S=5.09La/bd2；R=(5.09a/bd2).(ΔL/Δt)试样编号试样尺寸力矩臂a(mm)断裂负荷L(MPa)载荷时间t(s)负荷添加速度ΔL/Δt(Mpa.s-1)抗弯强度S(MPa)宽度b(mm)厚度d(mm)

资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔本卷须知〕为了消除试样边缘破损对测试结果的影响，矩形试样边缘适当倒角，倒角半径越小越好试样棒最好为30根以上试样须经过良好的退火，以消除玻璃中的剩余应力试样须经过严厉的检查，保证没有各类缺陷资料力学性能的测试3.资料弯曲强度测定〔预习标题〕确定玻璃的抗弯强度应该测定〔C〕试样A—1~5根；B—5~10根；C—10~30根抗弯强度采用三点式和四点式测定方法主要区别为〔A〕A—三点式存在剪切应力；B—四点式存在剪切应力对负荷添加速度提出要求是为了〔B〕A—消除受力方向的影响；B—消除受力贯性的影响资料力学性能的测试资料的热学性能测试资料热膨胀系数的测定资料导热系数的测定方法和安装资料导温系数的测定方法和安装资料比热的测定方法和安装掌握熔石英膨胀仪测定玻璃膨胀系数的根本原理和过程。学习根据膨胀曲线确定玻璃特征温度的方法。了解影响测定结果的主要要素。懂得膨胀系数对资料评价的重要性。1.资料热膨胀系数的测定〔实验目的〕资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔实验原理〕资料的热膨胀性能与其组成、构造及热历史有关。当安装在熔石英膨胀支架上样品受热时，长度会发生变化，经过伸长丈量机构测得其伸长量，便可计算一定温度范围内资料的线平均膨胀系数，还可确定玻璃资料的转变温度Tg和软化温度Tf。典型的玻璃膨胀曲线资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔实验仪器〕1.待测样品；2.电炉；3.热电偶；4.熔石英膨胀管〔αK=5.7×10-7/℃〕；5.千分表；6千分表托架；7.小车；8.小车手柄；9.导轨资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔实验预备〕预备试样，应具有符合要求的材质与尺寸，试样长度为50mm，直径为3~5mm，两端面平行。用游标卡尺量取试样长度，精度为0.02mm，丈量时转动试棒，三次取平均值。将试样放入样品槽内，将石英膨胀管推入炉中，并使试样处于电炉中部。插入热电偶，热端固定在试样中部，冷端导线接入温度程序控制仪的测温端。留意正负极。千分表装入托架，使其顶针与金属连动棒适当接触，悄然敲击台面，使指针稳定。资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔实验步骤〕接通电源，翻开温控仪，设定温控仪升温程序，升温速度控制在3~5℃/min，30℃以下升温速度控制在2~3℃/min。记录下室温暖千分表初始数读〔通常调理L0=0〕，启动〔Run〕温控程序开场升温。对于金属样品每升高或降低10℃记录一次温度T及千分表读数Lt〔样品伸长量ΔL=Lt-L0〕；对于玻璃样品在Tg以下每上升10℃记录一次温度T及千分表读数Lt，Tg以上每5℃记录一次，当发现千分表指针倒转，再测两点后停顿〔Stop〕温控程序。封锁温控仪开关和电源，样品在炉膛内随炉冷却。资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔数据处置〕〔1〕根据实验所得数据，以L/L0对T作图，得试样的膨胀曲线.确定玻璃样品的Tg和Tf温度，并按公式计算样品30~300℃以及300~400℃的平均线膨胀系数。根据L/L0~T膨胀曲线，计算金属样品在升温〔30℃~230℃〕和降温过程〔220℃~100℃〕的平均线膨胀系数，并加以比较阐明；资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔本卷须知〕玻璃试样必需经过良好退火，以保证膨胀曲线具有很好的反复性。玻璃棒放入炉中，长度方向的温差须小于±2℃，以保证受热均匀。玻璃与衔接杆，衔接杆与千分表之间必需坚持良好地接触，以免因振动改动伸长读数。资料热学性能的测试1.资料热膨胀系数的测定〔预习标题〕对膨胀系数测定结果有较大影响的是升温〔〕A—速度；B—范围实验用膨胀头应采用〔A〕A—熔融石英玻璃；B—与试样膨胀系数相近的玻璃组成一样的淬火玻璃与退火玻璃，在Tg温度以下①α退〔B〕α淬②千分表读数〔B〕试样的实践膨胀值①A—＞；B—＜；C—﹦②A—＞；B—＜；C—﹦丈量热膨胀的试样〔〕经过良好的退火A—必需；B—不须资料热学性能的测试资料的光学性能测试资料折射率和色散测定资料透射光谱曲线测定1.资料折射率和色散测定〔实验目的〕了解光在玻璃中发生折射和色散的原理掌握V棱镜折射仪测定玻璃折射率和色散系数的方法分析影响测定结果的主要要素了解折射率和色散系数对光学玻璃重要性资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔实验原理〕由于光线在空气中传播的速度与在玻璃中传播的速度不同，所以在它们的界面处光的传播方向会发生变化，称为光的折射。折射率随入射光波长的增大而减小构成光的色散当某一单色平行光垂直入射V棱镜，经V棱镜和样品的多次折射后产生光线偏折，经过测定偏折角可计算玻璃试样的折射率资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔实验仪器〕1.光源；2聚光镜；3.滤色镜；4.平行光管分划板；5.平行光管分划板上的透光狭缝(中心有一根单丝)；6.平行光管；7.V棱镜；8.样品；9.转向棱镜；10.望远镜；11.望远镜分划板；12.望远镜瞄准目镜；13.度盘读数目镜；14.度盘视准分划板；15.金属度盘；16.测微手轮；17.刹车手轮；18.微动手轮；19.读数照明开关；20.读数照明灯V棱镜折射仪1资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔实验预备〕选择没有结石、条纹的玻璃样品，加工成边长大于10mm的直角棱镜，直角精度为90º±1’，两直角面须经过细磨或抛光配制与样品折射率相近的浸油，折射率差值应小于±0.02选择适宜的V块和零块，折射率与样品的差值小于±0.2资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔实验步骤〕翻开光源和读数系统照明开关，选择适宜的滤色片套入平行光管将V块放在托架上，旋紧底部螺杆，用酒精棉球擦净V块及零块，并在V槽内滴入少许浸油，然后将零块放入V槽内，排除气泡放松刹车手轮，转动望远镜筒，在瞄准目镜中找狭缝单丝像，锁紧刹车手轮，转动微动手轮，使单丝平分双分线〔见上图左〕。察看读数目镜，转动测微手轮，至瞄准窗内一组或两组单线平分双分线后，方可读数。读数例如见上图右。假设读数不为0°0.00’，请记下该初始读数θ0取待测样品，用酒精棉球擦干净，反复以上测试步聚并读取偏折角θ2º43.45’资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔数据处置〕折射率n与色散系数ν按以下公式计算：样品编号

光谱谱线DFCe偏折角θ〔θ0校正后〕

资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔本卷须知〕在测定不同样品时，样品和棱镜V槽内的浸油要擦洗干净，以免影响测定结果浸油可以排除样品与棱镜间的空气，但浸油量不可过多，以免影响单丝成像的明晰度零块与V块折射率一样，入射光在它们界面上不会发生折射，所以初始偏折角应为零，假设偏离零位可采用机械调零方法，也可采用初始数校正的方法资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔预习标题〕试样的直角精度对测试结果〔B〕影响A—无；B—有测定折射率所用光源为汞灯和钠灯，试比较①ND〔B〕Ne②零点调整与光源能否有关〔B〕①A—＞；B—＜；C—﹦②A—有关；B—无关玻璃的不同种类应运用〔B〕的V块及浸油A—相应；B—一样浸油的折射率应与〔A〕的折射率相近A—样品B—V块资料光学性能的测试1.资料折射率和色散测定〔实验目的〕了解722分光光度计的任务原理掌握玻璃透过率测定方法，以及影响测试结果的主要要素学会经过透射光谱曲线，判别玻璃着色特性和机理掌握玻璃光吸收系数的定义和计算方法资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔实验原理〕光线透过玻璃时将产生光吸收效应，导致光能的降低。而光能损失的大小与波长有关，即玻璃的光吸收具有选择性。波长与其透过率或光密度的关系曲线称为透射光谱曲线一定波长λ光经过空白窗口，其光强度为I0，而经过一定厚度的试样，光强度下降为I，I/I0即为玻璃的透射率T资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔实验仪器〕资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔实验预备〕用测微计丈量玻璃试样各处厚度，取平均值为试样平均厚度d〔mm〕。再用擦镜纸或酒精棉擦净玻璃外表接通仪器电源，将试样插入暗箱内试样座上，预热20min后方可测试，测试波长从380~780nm，每各20nm测定一次资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔实验步骤〕选择所用的单色光波长，翻开暗箱盖，拉动试样座的调理杆，使光门对准空白位置，揿调“0〞按纽；合上暗箱盖，揿调“100%〞按纽，反复调理数次直至稳定拉动试样座，使光门对准待测样品，每一试样在一样波长下反复测定两次，取平均值改动波长，反复上述步骤，记录波长λ和透过率T读数，实验终了，封锁电源资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔数据处置〕用Excel作图制表。以透过率T对波长作图，再将透过率换算成5mm厚度玻璃的透过率，并计算出不同波长下玻璃的光吸收系数ε〔1/mm〕，计算公式如下：R为玻璃的单面反射率，通常为4%d为玻璃的厚度(mm)资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔本卷须知〕样品制备要求厚度均匀，外表必需抛光，以免产生漫反射样品必需垂直插入样品座，以免添加外表反射率拉动试样座必需小心，以免试样倾倒资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔实验预备〕用测微计丈量玻璃试样各处厚度，取平均值为试样平均厚度d〔mm〕。再用擦镜纸或酒精棉擦净玻璃外表接通仪器电源，将试样插入暗箱内试样座上，预热20min后方可测试，测试波长从380~780nm，每各20nm测定一次资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔实验步骤〕选择所用的单色光波长，翻开暗箱盖，拉动试样座的调理杆，使光门对准空白位置，揿调“0〞按纽；合上暗箱盖，揿调“100%〞按纽，反复调理数次直至稳定拉动试样座，使光门对准待测样品，每一试样在一样波长下反复测定两次，取平均值改动波长，反复上述步骤，记录波长λ和透过率T读数，实验终了，封锁电源资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔数据处置〕用Excel作图制表。以透过率T对波长作图，再将透过率换算成5mm厚度玻璃的透过率，并计算出不同波长下玻璃的光吸收系数ε〔1/mm〕，计算公式如下：R为玻璃的单面反射率，通常为4%d为玻璃的厚度(mm)资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔本卷须知〕样品制备要求厚度均匀，外表必需抛光，以免产生漫反射样品必需垂直插入样品座，以免添加外表反射率拉动试样座必需小心，以免试样倾倒资料光学性能的测试2.资料透射光谱曲线测定〔预习标题〕本实验所测得的透过率，〔A〕忽略了反射部分A—并未；B—曾经测定两片不同厚度的红色玻璃的透射光谱曲线时①两条曲线吸收峰波长的位置是〔A〕A—一致的；B—不一致的，因厚度不同；C—无法比较②两条曲线在同一波长的透射率〔C〕A—不同；用公式不能换算的；B—一样；C—不同，用公式可以换算的资料光学性能的测试资料的电学性能测试体积电阻和外表电阻资料介电强度的测定塑料耐电弧性测定资料介电常数和介电损耗角正切测定每次实验人数：14~30课时数：27分组：3~4人/组实验时间：1.5小时/次实验性质：专业根底华东理工大学资料科学与工程学院资料电学性能的测试实验目的了解资料电学性能的测试方法、常用设备了解电学测试中规范样的制备学会资料电学性能测试常用仪器——高阻计的根本操作资料电学性能的测试每次实验人数：14~30课时数：27分组：3~4人/组实验时间：1.5小时/次实验性质：专业根底华东理工大学资料科学与工程学院资料电学性能的测试实验目的了解资料电学性能的测试方法、常用设备了解电学测试中规范样的制备掌握资料电学性能测试常用仪器——高阻计的根本操作了解资料的导电机理，以及影响资料电导的主要要素分析影响测试结果的主要要素资料电学性能的测试实验原理仪器：ZC36型高阻计外观图资料电学性能的测试实验原理仪器构造直流高压测试电源放电测试安装试样及电极箱高阻抗直流放大器指示仪表电源资料电学性能的测试实验原理高阻计丈量原理图直流高压测试电源UR0放大器资料电学性能的测试实验试样及制备根据资料的不同要求，将试样制成如下图外形。资料电学性能的测试实验步骤1.运用前(1)前面板上的各开关位置：测试电压开关置于“10V〞处。倍率开关置于最低档“放电-测试〞开关置于“放电〞位置电源开关置于“断〞位置输入短路开关置于“短路〞位置极性开关置于“0〞位置资料电学性能的测试实验步骤(2)检查测试环境的温度及湿度应在“20±2℃，65±15%〞允许范围内；(3)检查交流电压能否为220±10%；(4)将仪器接地端用导线接好；(5)将仪器接通电源，合上电源开关，指示灯亮，并有蜂鸣声；(6)接通电源预热30min后，将极性开关置于“+〞；(7)调零资料电学性能的测试实验步骤〔1〕采用三电极系统测试资料的体积电阻〔Rv〕和外表电阻(Rs)时可按以下图接线：接高压端接低压端被测试样接高压端接低压端被测试样测Rv测Rs资料电学性能的测试实验步骤〔2〕开场测试测试短路开关a)充电（500V）15s以上短路开b)测试读取1min时的数值测试开c)放电30s以上短路关资料电学性能的测试实验步骤(3)将Rv或Rs读书平均值乘以倍率开关所指示的倍率及测试电压所指的系数(5)终了时，先封锁总电源，取出试样，并将面板上各开关恢复到测试前的位置。资料电学性能的测试数据处置〔1〕求体积系数ρv资料电学性能的测试数据处置(2)求外表电阻系数ρs资料电学性能的测试金属资料的性能测试金属资料的硬度实验差热分析测定金属的熔点每次实验最多最少人数：14-16课时数：2学时分组人数：15人实验性质：必修1.金属资料的硬度实验〔实验称号〕金属资料的性能测试1.金属资料的硬度实验〔实验目的〕了解洛氏硬度计的任务原理、根本构造与运用范围，掌握洛氏硬度计的操作方法。分析影响测试结果的主要要素分析影响资料硬度的主要要素金属资料的性能测试1.金属资料的硬度实验〔实验原理〕金属的硬度可以以为是金属资料外表在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种才干，硬度丈量可以给出金属资料软硬程度的数量概念。由于在金属外表以下不同深处资料所接受的应力和所发生的形变程度不同,因此硬度值可以综合地反映压痕附近部分体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化才干以及大量形变抗力。硬度值越高，阐明金属抵抗塑性变形才干越大，资料产生塑性变形就越困难。另外，硬度与其他机械性能〔如强度目的及塑性目的〕之间有着一定的内在联络，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的运用性能及寿命具有决议性意义。硬度实验操作简便，对工件损伤小，可在零件上直接测定，故在消费实际中运用很普遍.硬度实验根本上可分为压入法和刻划法。对于以压入法进展的硬度实验，其硬度值是表示资料抵抗另一物体压入其外表的才干，洛氏、布氏、维氏和显微硬度都属于压入法硬度实验。金属资料的性能测试洛氏硬度是以压痕的深度来表示资料的硬度值。图1为洛氏硬度实验原理图。测试洛氏硬度时，用规定的压头，先后施加两个载荷：预载荷F0和主载荷F1。总载荷F=F0+F1。图1洛氏硬度实验原理1.洛氏硬度的测试原理〔实验原理〕金属资料的性能测试图1中，0-0位置为未加负荷时的压头位置；1-1位置为施加10kg预负荷后的位置，压入深度为h1；2-2位置为加上主负荷后的位置，此时深度为h2；3-3位置为卸除主负荷后由于弹性变形的恢复而使压头略微提高的位置，此时压头的实践压入深度为h3。由主载荷引起的剩余压入深度h=h3-h1，用此来衡量金属硬度值的大小。假设直接用h来表示硬度，那么会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值反而大的景象，不符常规。为了顺应人们以为数值愈大硬度值愈高的习惯，人为规定，用一常数K减去h来表示硬度的大小，并规定每0.002mm为一个洛氏硬度单位。金属资料的性能测试1.金属资料的硬度实验〔实验原理〕因此，洛氏硬度值的计算公式可写成：HR=式中h1——预加载荷压入试样的深度〔mm〕；h3——卸除主载荷后压入试样的深度〔mm〕；K——常数；A和C标尺K=0.2mm,B标尺K=0.26mm因此洛氏硬度值的计算公式还可写成：1.金属资料的硬度实验〔实验原理〕金属资料的性能测试HRC(或HRA)=100－HRB=130－HRB=130－实验时，可选用不同的压头和不同的主负荷，洛氏硬度标尺也随之变化。表1为各种洛氏硬度值的符号、实验条件与运用。1.金属资料的硬度实验〔实验原理〕金属资料的性能测试

表度符号压头总载荷/N表盘刻度颜色常用硬度范围运用举例HRA金刚石圆锥588．4黑线70～85碳化物、硬质合金HRB〔1/16〕´´钢球980．7红线25～100软钢、退火钢、铜合金等HRC金刚石圆锥1471黑线20～67淬火钢、调质钢等

表1各种洛氏硬度值的符号、实验条件与运用洛氏硬度计HR-150A如图2。

1——读数百分表2——压头3——载物台4——升降丝杠手轮5——加载手柄6——卸载手柄

图2洛氏硬度计HR-150A金属资料的性能测试1.金属资料的硬度实验〔实验仪器〕1.金属资料的硬度实验〔实验预备〕预习实验指点书有关内容，预备好金属硬度试样。金属资料的性能测试1.金属资料的硬度实验〔实验步骤〕将试样稳妥地放在测试机的载物台上，使测试时不致挪动和摇摆试样测试面必需在垂直于压头轴心的平面上。为了找平试样，用100gf负荷先做一次实验，要求压痕〔见图〕：