材料物理《综合性实验》实验教学大纲

材料物理《综合性实验一》实验教学大纲课程代码：ABCL0305课程中文名称:综合性实验一课程英文名称：ProfessionalComprehensiveExperiments(I)课程学分数：2.0课程学时数：32开设学期：第五学期授课对象：材料物理专业本课程的前导课程：材料科学基础、陶瓷工艺学等一、实验课程简介本课程是高等院校材料物理专业的一门必修专业综合实验课，其基本要求是使学生通过本课程的实验教学环节，掌握实验原理，了解操作技能，处理分析数据，完成实验报告。本综合实验包含15个小实验，具体包含两部分内容，第一部分为《材料科学基础》课程中的7个实验，第二部分为《无机材料测试技术》课程中的8个实验。通过本实践课程，学生不仅能够加深对《材料科学基础》课程中关键概念的理解，同时在对常见无机非金属材料的结构性能测试分析方面将形成一个比较全面的认识，对常见测试仪器的结构与性能有比较深入的了解，能够掌握对常见结构与性能测试分析仪器的基本操作和技能。二、实验项目的设置与要求本综合实验的第一部分为《材料科学基础》课程中的7个实验，主要包括粘土—水系统的双电层试验、粘土的阳离子交换量的测定、玻璃析晶、固相反应速度常数的测定、瘠性料的悬浮、相平衡实验、及熔体的非均匀成核与析晶试验，所有实验要求学生必做。本综合实验的第二部分为《无机材料测试技术》课程中的8个实验，主要包括X射线衍射仪原理与结构、X射线物相定性分析、TEM的认识及样品制备、SEM及EDS显微成分分析、DTA/TG原理、结构及分析、热膨胀仪的原理、结构及分析、X射线荧光光谱仪原理、结构及分析、红外、紫外－可见光谱仪的原理、结构及分析。（一）实验安排序号实验项目实验学时实验类型每组人数实验类别1粘土—水系统的双电层试验2验证7-10必做2粘土的阳离子交换量的测定3验证7-10必做3玻璃析晶2验证7-10必做4固相反应速度常数的测定2验证7-10必做5瘠性料的悬浮2验证7-10必做6相平衡实验2验证7-10必做7熔体的非均匀成核与析晶试验3综合7-10必做8X射线衍射仪原理与结构2演示7-10必做9X射线物相定性分析2验证7-10必做10TEM的认识及样品制备2演示7-10必做11SEM及EDS显微成分分析2演示7-10必做12DTA/TG原理、结构及分析2演示7-10必做13热膨胀仪的原理、结构及分析2演示7-10必做14X射线荧光光谱仪原理、结构及分析2演示7-10必做15红外、紫外－可见光谱仪的原理、结构及分析2演示7-10必做合计学时32（二）实验项目的目的和要求实验1、粘土—水系统的双电层试验参考学时：2学时学习目标：1、用宏观电泳仪测定粘土胶体的电泳速度并计算ζ电位。2、了解不同种类及数量的电解质对电泳速度的影响。实验2、粘土的阳离子交换量的测定参考学时：3学时学习目标：1、掌握测定粘土离子交换容量的方法，测定三种典型粘土矿物的阳离子交换容量。2、根据测定结果，进行粘土矿物组成的鉴定。实验3、玻璃析晶参考学时：2学时学习目标：1、了解玻璃析晶的性质，分析理解为什么玻璃会析晶。2、测定玻璃析晶的温度，弄清该温度下恒温时间对晶体生长的影响。实验4、固相反应速度常数的测定参考学时：2学时学习目标：1、熟悉测定固相反应速度常数的仪器与方法。2、测定Na2CO3—SiO2系统中给定组成点的固相反应速度常数实验5、瘠性料的悬浮参考学时：2学时学习目标：1、掌握瘠性料（Al2O3）的悬浮原理与方法。

2、了解测定瘠性料浆pH值与粘度的关系。

3、了解表面改性剂对瘠性料的悬浮方法，并测定剂量与粘度的关系。实验6、相平衡实验参考学时：2学时学习目标：1、了解系统相平衡与温度变化的关系。2、了解相图的获取方法，掌握淬冷法的实验方法。实验7、熔体的非均匀成核与析晶试验（设计性实验）参考学时：3学时学习目标：1、了解给定的析晶系统与最高温度、保温温度、保温时间等关系。2、了解影响熔体非均匀成核的因素。实验8：X射线衍射仪原理与结构参考学时：2学时学习目标：1、了解X射线衍射仪的结构2、掌握衍射仪的工作原理3、熟悉衍射仪的基本操作实验9：X射线物相定性分析参考学时：2学时学习目标：1、了解XRD定性分析的一般步骤。2、练习使用索引与PDF卡片对衍射图谱（数据）进行物相分析。3、掌握对测试结果的分析方法。实验10：TEM的认识及样品制备参考学时：2学时学习目标：1、认识TEM的基本结构及操作方法。2、了解样品的制备方法。3、学习对TEM测试数据（图像）的分析。实验11：SEM及EDS显微成分分析参考学时：2学时学习目标：1、了解SEM及EDS的基本结构及原理。2、掌握SEM样品的制备方法。3、学习对SEM测试数据（图像）的分析。实验12：DTA/TG原理、结构及分析参考学时：2学时学习目标：1、了解DTA/TG的基本结构及原理。2、学习对DTA/TG曲线的分析。实验13：热膨胀仪的原理、结构及分析参考学时：2学时学习目标：1、了解热膨胀仪基本结构及原理。2、了解其使用操作方法。3、知道测定热膨胀系数的意义。实验14：X射线荧光光谱仪原理、结构及分析参考学时：2学时学习目标：1、了解X射线荧光光谱仪的原理及构造。2、学习其使用操作方法。3、了解元素成分定性、定量分析方法。实验15：红外、紫外－可见光谱仪的原理、结构及分析参考学时：2学时学习目标：1、初步了解光谱仪的原理及结构。2、学习其使用操作方法。3、学会分析光谱曲线。三、实验报告要求实验报告的应含有如下内容：1．研究课题：实验研究的课题或者问题2．研究目的：实验拟解决的科学或技术问题3．研究现状：根据收集的文献资料，分析拟解决的科学或技术问题的研究情况。4．实验方案：根据拟解决的科学或技术问题提出详细的解决方案5．实验设计：根据实验方案，撰写出详细、具有可操作性的实验步骤6．实验过程：记录详细的实验操作过程7．实验结果与分析：对得到的实验结果进行分析、归纳。如果实验结果未能符合预期目的，需分析出存在的问题及原因。8．结论：根据实验结果总结出规律性的结论。四、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：实验完毕后，要求学生认真分析、处理实验数据，并向教师说明实验结果，最后以科技论文的格式写出综合研究报告。根据综合研究报告评定成绩。2、成绩评定实验报告评分标准（总分为100分），其中实验方案10分、实验态度5分、实验操作25分、安全清洁5分、实验记录5分、综合研究报告50分。实验的评定方法如下：1.查阅文献、设计方案（10分）：要求每位学生写出设计原理、注意事项，列出实验步骤。2.实验操作（30分）：要求每位学时实验过程中操作规范，其中包括仪器的选择，操作的熟练程度，实验记录情况等方面；安装实验装置，其中包括实验装置安装的正确与否。3.实验结果（50分）：以论文的形式提交，考察学生总结实验、撰写论文的能力。注重考查实验原理是否明确、正确，实验步骤，实验现象，主要数据和讨论等。4.纪律、卫生（10分）根据学生成绩，按照优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级进行评定。凡是发现实验中有臆造、涂改、抄袭者，一律判定0分。优秀：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《综合性实验二》实验教学大纲课程代码：ABCL0314课程中文名称:综合性实验二课程英文名称：ProfessionalComprehensiveExperiments(II)课程学分数：1.5课程学时数：24开设学期：第六学期授课对象：材料物理专业本课程的前导课程：材料科学基础、陶瓷工艺学等一、实验课程简介本课程是高等院校材料物理专业的一门必修专业综合实验课，其基本要求是使学生通过本课程的实验教学环节，掌握实验原理，了解操作技能，处理分析数据，完成实验报告。本综合实验包含3个实验，分别是氧化铝陶瓷、钛酸钡陶瓷及氧化锆陶瓷的制备及性能检测，本实验是与《材料物理》、《陶瓷工艺学》、《特种陶瓷工艺学》等课程相关的综合实验课程，涉及材料的组成设计、混料球磨、样品制备、排胶、烧结、以及性能测试等各个过程。通过综合实验课程，使得学生初步具备设计实验方案的能力，在利用各种设备进行陶瓷材料制备过程中，充分了解各种制备设备及检测设备的结构、功能及使用方法，学会对所制备的样品进行综合分析和评价。二、实验项目的设置与要求（一）实验安排序号实验项目实验学时实验类型每组人数实验类别1氧化铝陶瓷的制备5综合7-10必做2氧化铝陶瓷的性能检测5综合7-10必做3钛酸钡陶瓷的制备4综合7-10必做4钛酸钡陶瓷的性能检测4综合7-10必做5氧化锆陶瓷的制备3综合7-10必做6氧化锆陶瓷的性能检测3综合7-10必做合计学时24（二）实验项目的目的和要求实验1、氧化铝陶瓷的制备参考学时：6学时学习目标：1、了解氧化铝陶瓷原料的加工，熟悉常见氧化铝陶瓷的配方，熟悉氧化铝陶瓷的成型方法，并在注浆成型、热压铸成型、可塑法成型、挤压成型、模压成型、流延成型等成型方法中选用2种方法分别成型。2、了解隧道窑、高温推板窑等常见氧化铝烧制窑炉的结构。3、在指导老师的协助下，完成样品的烧制。要求了解原始粉料的粒度、添加剂的作用、烧结温度和保温时间、气氛、成型压力等对氧化铝陶瓷烧结性能的影响。实验2、氧化铝陶瓷的性能检测参考学时：6学时学习目标：1、对所制备的氧化铝陶瓷样品进行热膨胀系数测试，了解热膨胀仪的结构和原理及其使用方法，学会分析热膨胀数据。2、对所制备的氧化铝陶瓷样品进行密度测试，要求采用阿基米德法测试样品的密度，同时测试其吸收率。3、对所制备的氧化铝陶瓷样品进行抗弯强度测试，要求了解力学性能测试仪的结构和原理及其使用方法，能够根据测试结果计算抗弯强度值。4、对所制备的氧化铝陶瓷样品进行显微硬度测试，要求了解显微硬度仪的结构和原理及其使用方法。5、根据以上测试结果，对所制备的氧化铝陶瓷进行性能的综合评判。实验3、钛酸钡陶瓷的制备参考学时：6学时学习目标：1、了解钙钛矿型结构的晶体结构特点。2、掌握压电效应的原理和本质。3、熟悉压电陶瓷性能参数的表征，如介电常数、介质损耗、弹性常数、机械品质因素、压电常数、机械耦合系数、居里温度、频率常数等。4、掌握以氧化钛和碳酸钡为原料采用烧结法制备钛酸钡压电陶瓷的方法。5、熟悉钛酸钡陶瓷制备与性能测试过程中的各个过程，即“配料→球磨→过滤、干燥→预烧→二次球磨→过滤、干燥→过筛→成型→排塑→烧结→精修→上电极→烧银→极化→测试”。实验4、钛酸钡陶瓷的性能测试参考学时：6学时学习目标：1、对所制备的钛酸钡陶瓷样品进行介电常数的测定。2、对所制备的钛酸钡陶瓷样品进行介质损耗测定。3、对所制备的钛酸钡陶瓷样品进行居里温度的测定。4、对所制备的钛酸钡压电陶瓷的性能进行综合评判。三、实验报告要求实验报告的应含有如下内容：1．研究课题：实验研究的课题或者问题2．研究目的：实验拟解决的科学或技术问题3．研究现状：根据收集的文献资料，分析拟解决的科学或技术问题的研究情况。4．实验方案：根据拟解决的科学或技术问题提出详细的解决方案5．实验设计：根据实验方案，撰写出详细、具有可操作性的实验步骤6．实验过程：记录详细的实验操作过程7．实验结果与分析：对得到的实验结果进行分析、归纳。如果实验结果未能符合预期目的，需分析出存在的问题及原因。8．结论：根据实验结果总结出规律性的结论。四、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：实验完毕后，要求学生认真分析、处理实验数据，并向教师说明实验结果，最后以科技论文的格式写出综合研究报告。根据综合研究报告评定成绩。2、成绩评定实验报告评分标准（总分为100分），其中实验方案10分、实验态度5分、实验操作25分、安全清洁5分、实验记录5分、综合研究报告50分。实验的评定方法如下：1.查阅文献、设计方案（10分）：要求每位学生写出设计原理、注意事项，列出实验步骤。2.实验操作（30分