第六章复合材料力学性能测试技术
高分子材料典型力学性能测试实验
《高分子材料典型力学性能测试实验》实验报告 学号姓名专业班级 实验地点指导教师实验时间 在这一实验中将选取两种典型的高分子材料力学测试实验，即拉伸实验及冲 击试验作为介绍。 实验一：高分子材料拉伸实验 一、实验目的 （1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作，了解测 试条件对测定结果的影响。 （2）通过应力—应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。 二、实验原理 在规定的实验温度、湿度和实验速率下，在标准试样（通常为哑铃形）的 两端沿轴向施加载荷直至拉断为止。拉伸强度定义为断裂前试样承受最大载荷与试样的宽度和厚度的乘积的比值。实验不仅可以测得拉伸强度，同时可得到断裂伸长率和拉伸模量。 玻璃态聚合物在拉伸时典型的应力-应变曲线如下：
是在较低温度下出现的不均匀拉伸，所以又称为冷拉。 将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、 形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力—应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服 点处的应力（拉伸屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。所涉及的相关计算公式： （1）拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力σt σt 按式（1）计算： （1） 式中σt—抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力，MPa； p—最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈服负荷，N； b—实验宽度，mm；d—试样厚度，mm。 （2）断裂伸长率εt εt 按式（2）计算： 式中εt——断裂伸长率，％；
金属材料硬度测试实验
实验报告 课程名称：材料性能研究技术成绩：实验名称：金属材料硬度测试实验批阅人： 实验时间：实验地点：x5406 报告完成时间：2 姓名：学号：班级： 同组实验者：指导教师： 一、实验目的 1.了解不同类型硬度测试的基本原理。 2.了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。 3.掌握各类硬度计的操作方法。 二、实验原理 金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即：硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。由于在金属表面以下不同深度处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量应变抗力、应变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度的大小对于机械零件或工具的使用寿命具有重要的影响。 硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。 硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同而表示不同的意义。其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力；压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。 下面介绍三种最常用的硬度测试方法： 1、布氏硬度 （1）布氏硬度试验原理 用一定直径D（mm）的硬质合金球作为压头，用一定的试验力F（N），将其压入试样表面，经过规定的保持时间t（s）之后卸载试验力，观察试样表面，会发现有残留压痕（如图1）。测残留压痕的平均直径d（mm），然后求出压痕球形面积A（mm2）。布氏硬度值（HBW）就是试验力F除以压痕表面积A所得的商，F以N作为单位时，其计算公式为 注：布氏硬度值不标出单位 布氏硬度试验用的压头球直径有10mm、5mm、2.5mm和1mm四种，主要根据试验厚度选择，选择要求是使压痕深度h小于试样厚度的1/8 。当试样厚度足够时，应尽量选用10mm 的压头球。 （2）布氏硬度的特点 布氏硬度试验时一般采用直径较大的压头球，所以它所得的压痕面积会比较大。 压痕面积大的一个优点就是它的硬度值能反映金属在较大范围内各组成相的平均性能，而不会受到个别的组成相和微小相的影响，所以说，布氏硬度试验主要用于测定灰口铸铁，轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度；压痕较大的另外一个优点就是实验的数据稳定，重复性强。 但是压痕面积较大的缺点就是不能再成品上进行试验，布氏硬度的另外一个缺点就是对于不同的材料需要更换不同直径的压头球并且需要改变试验力，压痕直径的测量也会比较麻烦，所以一般不用于自动检测。 （3）布氏硬度的表示方法
材料物理性能思考题
材料物理性能思考题 第一章：材料电学性能 1如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？ 2 经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？ 3 自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？ 4 根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、 简并度、能态密度、k空间、等幅平面波和能级密度函数。 5 自由电子近似下的等能面为什么是球面？倒易空间的倒易节点数与不含自旋 的能态数是何关系？为什么自由电子的波矢量是一个倒易矢量？ 6 自由电子在允许能级的分布遵循何种分布规律？何为费米面和费米能级？何 为有效电子？价电子与有效电子有何关系？如何根据价电子浓度确定原子的费米半径？ 7 自由电子的平均能量与温度有何种关系？温度如何影响费米能级？根据自由 电子近似下的量子导电理论，试分析温度如何影响材料的导电性。 8 自由电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面 有何异同点？
9 何为能带理论？它与近自由电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关 系？ 10 孤立原子相互靠近时，为什么会发生能级分裂和形成能带？禁带的形成规律 是什么？何为材料的能带结构？ 11 在布里渊区的界面附近，费米面和能级密度函数有何变化规律？哪些条件下 会发生禁带重叠或禁带消失现象？试分析禁带的产生原因。 12 在能带理论中，自由电子的能量和运动行为与自由电子近似下有何不同？ 13 自由电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系？何为电子的有效质 量？其物理本质是什么？ 14 试分析、阐述导体、半导体（本征、掺杂）和绝缘体的能带结构特点。 15 能带论对欧姆定律的微观解释与自由电子近似下的量子导电理论有何异同 点？ 16 解释原胞、基矢、基元和布里渊区的含义
高分子材料拉伸性能实验
高分子材料拉伸性能实验 1. 实验目的 了解高分子材料的拉伸强度、模量及断裂伸长率的意义和测试方法，通过应力－应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。 2. 实验原理 拉伸强度是用规定的实验温度、湿度和作用力速度，在试样的两端以拉力将试样拉至断裂时所需的负荷力，同时可得到断裂伸长率和拉伸弹性模量。 将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力－应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服点处的应力（拉伸屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。 3. 实验材料 实验原料：GPPS、PP、PC。 （1）拉伸样条：哑铃型样条，测试标准：ASTM D638。样条如下：
4. 实验设备 万能材料实验机及夹具 5. 实验条件 不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按表2选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速度。 表 2 拉伸试样类型以及相应的实验速度 ①Ⅲ试样仅用来测试拉伸强度 实验速度为以下九种： A: 1mm/min ±50% B: 2mm/min ±20% C: 5mm/min ±20% D: 10mm/min ±20% E: 20mm/min ±10% F: 50mm/min ±10% G: 100mm/min ±10% H: 200mm/min ±10% I: 500mm/min ±10% 6.实验步骤 （1）实验环境：温度23℃，相对湿度50％，气压86～106KPa。 （2）测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确到0.01mm，每个试样测量三点，取算术平均值。
材料物理性能及材料测试方法大纲、重难点
《材料物理性能》教学大纲 教学内容: 绪论(1 学时) 《材料物理性能》课程的性质,任务和内容,以及在材料科学与工程技术中的作用. 基本要求: 了解本课程的学习内容,性质和作用. 第一章无机材料的受力形变(3 学时) 1. 应力,应变的基本概念 2. 塑性变形塑性变形的基本理论滑移 3. 高温蠕变高温蠕变的基本概念高温蠕 变的三种理论 第二章基本要求: 了解:应力,应变的基本概念,塑性变形的基本概念,高温蠕变的基本概念. 熟悉:掌握广义的虎克定律,塑性变形的微观机理,滑移的基本形态及与能量的关系.高温蠕变的原因及其基本理论. 重点: 滑移的基本形态,滑移面与材料性能的关系,高温蠕变的基本理论. 难点: 广义的虎克定律,塑性变形的基本理论. 第二章无机材料的脆性断裂与强度(6 学时) 1.理论结合强度理论结合强度的基本概念及其计算 2.实际结合强度实际结合强度的基本概念 3. 理论结合强度与实际结合强度的差别及产生的原因位错的基本概念,位错的运动裂纹的扩展及扩展的基本理论 4.Griffith 微裂纹理论 Griffith 微裂纹理论的基本概 念及基本理论,裂纹扩展的条件 基本要求: 了解:理论结合强度的基本概念及其计算;实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件熟悉:理论结合强度和实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件. 重点: 裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件难点: Griffith 微裂纹理论的 基本概念及基本理论 第三章无机材料的热学性能(7 学时) 1. 晶体的点阵振动一维单原子及双原子的振动的基本理论 2. 热容热容的基本概念热容的经验定律和经典理论热容的爱因斯坦模型热容的德拜模型 3.热膨胀热膨胀的基本概念热膨胀的基
材料性能测试
材料性能测试 拉伸：1.什么是弹性变形？弹性变形有何特点？弹性变形的实质是什么？ 概念：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消失，材料恢复到原来状态的性质，性能指标有弹性模量、比例极限和弹性极限、弹性比功等。 特点：弹性变形的重要特征是其可逆性，即金属在外力作用下，先产生弹性变形，当外力去除后，变形随即消失而恢复原状，表现为弹性变形可逆性特点。在弹性变形过程中，不论是在加载期还是卸载期，应力应变之间都保持单值线性关系，且弹性变形量比较小，一般不超过1%。本质：材料产生弹性变形的本质，概括说来，都是构成材料的原子(离子、分子)自平衡位置产生可逆位移的反映。原子弹性位移量只相当于原子间距的几分之一，所以弹性变形量小于 2、如何解释金属材料的弹性变形过程？ 3、弹性变形与弹性极限有何区别？弹性极限与弹性模量的区别。前者是材料的强度指标，它敏感地取决于材料的成分、组织及其他结构因素。而后者是刚度指标，只取决于原子间的结合力，属结构不敏感的性质。 4、什么是弹性比功？提高材料弹性比功的途径有哪些？ 5、什么是屈服？影响屈服强度的因素有哪些？内在因素：晶体结构(位错阻力不同)。晶界和亚结构(细晶强化、晶界强化)，溶质元素(固溶强化)，第二相(第二相强化)，外在因素有温度、应变速率和应力状态等。6.。什么是应变硬化？金属材料的应变硬化有何意义？意义1）应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全；2）应变硬化和塑性变形适当配合可使金属进行均匀塑性变形；3）应变硬化是强化金属的重要工艺手段之一，可以单独使用，也可与其他强化方法联合使用，对多种金属进行强化，尤其对于那些不能热处理强化的金属材料；4）应变硬化还可以降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。 7、细化金属晶粒既可提高强度，又可提高塑性，这是为什么？8、什么是超塑性？产生超塑性的条件是什么？超塑性有何特点？9、什么是韧性断裂、脆性断裂？各有何特点？(1)韧性断裂：①明显宏观塑性变形；②裂纹扩展过程较慢； ③断口常呈暗灰色纤维状。④塑性较好的金属材料及高分子材料易发生韧断。脆性断裂：①无明显宏观塑性变形；②突然发生，快速断裂；③断口宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状④淬火钢、灰铸铁、玻璃等易发生脆断。 10、什么是解理断裂、剪切断裂？各有何特点？剪切断裂：①切应力下，沿滑移面滑移分离而造成的断裂。②分为纯剪切断裂和微孔聚集型断裂。③纯剪切断裂：断口呈锋利的楔形。④微孔聚集型断裂：宏观上呈暗灰色、纤维状;微观上分布大量“韧窝”。解理断裂：①正应力下，原子间结合键破坏，沿特定晶面，脆性穿晶断裂。②微观特征：解理台阶、河流花样和舌状花样。③裂纹源于晶界。11、试用双原子作用力模型推导材料的理论断裂强度。 12、试述Griffith裂纹理论分析问题的出发点及思路，指出该理论的局限性。13、什么是应力状态软性系数？利用最大切应力与最大正应力的比值表示它们的相对大小，称为应力状态软性系数，记为α14、比较布氏、洛氏、维氏硬度试样的优缺点及应用范围。15、什么是冲击韧度？低温脆性？蓝脆？冲击韧性：材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力，是材料强度和塑性的综合表现。低温脆性现象：在低温下，材料的脆性急剧增加，实质:温度下降，屈服强度急剧增加16、影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素有哪些？17、什么是磨损？磨损包括哪几种类型18、磨损过程包括哪几个阶段？各阶段有何特点？19、提高材料耐磨性的途径有哪些？20、什么是蠕变？按照蠕变速率的变化情况，可将蠕变过程分为哪三个阶段？各个阶段的特点是什么？21、蠕变变形机理包括哪几种？22、影响金属高温力学性能的因素主要有哪些？23.什么是热膨胀？热传导？极化？大多数物体都会随温度的升高而发生长度或体积的变化，这一现象称为热膨胀。材料的内部存在温度梯度时，热能将从高温区流向低温区，这一过程称为热传导。极化：介质在外加电场的作用下产生感应电荷的现象.24.电介质有哪些主要的性能指标？介电常数、介电损耗、介电强度.25. 什么是介电损耗？电介质为什么会产生介电损耗？电介质材料在交变电场作用下由于发热而消耗的能量称为介电损耗。原因：电导（漏导）损耗：通过介质的漏导电流引起的电流损耗。极化损耗：电介质在电场中发生极化取向时，由于极化取向与外加电场有相位差而产生的极化电流损耗。介电损耗越小越好。26. 什么是透光率和雾度？透光率是指透过材料的光通量与入射材料的光通量的百分比。雾度是由于材料内部或外表面光散射造成的云雾状或浑浊的外观，是散射光通量与透过材料总光通量的百分比。27.透光性与透明性有何区别与联系？①透光率表征材料的透光性，但透光性与透明性是两个不同的概念。②透光性只是表示材料对光波的透过能力。③透明性却是指一种材料可使位于材料一侧的观察者清晰无误地观察到材料另一侧的物体的影像。④只有透光率高且雾度小的材料才是透明性好的材料。28. 金属材料均匀腐蚀和局部腐蚀程度的指标有哪些？均匀腐蚀：腐蚀速率的质量指标。腐蚀速率的深度指标.局部腐蚀：腐蚀强度指标；腐蚀的延伸率指标。29. 金属腐蚀的防护措施有哪些？30. 什么是老化？高分子材料在加工、使用、贮存过程中，受到光、热、氧、潮湿、水分、机械应力和生物等因素影响，引起微观结构的破坏，失去原有的物理机械性能，最终丧失使用价值，这种现象称为老化。31. 材料热稳定性的衡量指标是什么？测试方法有哪些？热稳定性是材料的重要性能。高分子受热分解破坏，物理机械性能丧失。通常用热分解温度来衡量其热稳定性。热重分析（TGA）差热分析（DTA）差示扫描量热（DSC）
涂层性能测试方法
涂层性能测试方法 1盐雾试验 盐雾试验是将试验样板(件)放置于盐雾箱中,在一定温度、湿度条件下,保持电解质溶液成雾状,进行循环腐蚀的实验室技术。 1.1盐雾试验注意事项 (1)供试验用样板底材,必须彻底清除锈迹和润滑油脂。无论是经喷砂、打磨还是磷化过的底材,谨防暴露于潮湿空气中,以防底材表面形成水膜造成再度生锈或因此而降低涂层与底材间的附着力。特别强调的是严禁用手指触摸底材有效部位,因为手指上的油脂、汗渍会沾污板面,造成涂层局部起泡和生锈。 (2)盐雾试验的关键是配制电解质溶液的浓度,多种组分的溶质要按比例严格称量,以确保pH值的准确性。不然会直接影响检测结果。 (3)制备涂层后的样板(件),需用涂料封边和覆盖底材裸露部位,否则,造成锈痕流挂、污染板面,给评定等级工作带来困难。 (4)定期查板(件)时,应保持板面呈湿润状态,尽量缩短板面暴露于空气中的时间。 (5)完成试验后,应立即对板面做出客观评价,包括:起泡、变色、生锈、脱落。也可按客户要求增加附着力、划痕单边锈蚀距离的检测评定。 (6)板面如需要划痕,则应一次性划透涂膜,并露出底材。不应重复施刀,以免造成划痕处涂层翻边和加宽单边锈蚀距离。根据经验,板面划痕通常为交叉状(X),而圆柱工件则可划成平行线(Ⅱ)。但划痕距板(件)缘应大于20mm,并依据GB/T9286—1998标准推荐的方法,使用单刃切割器。 值得注意的是划痕处单边锈蚀距离的测定方法。根据作者多年工作经验,在试验过程中,周期性查板(件)应保持原始锈蚀状态记录单项等级评定结果。当试验结束后进行综合等级评定时,首先选择划痕单边锈蚀最严重部位进行测量,然后用一工具小心剥离锈斑,尽量保持不要破坏涂层,用水冲净后再测量锈蚀距离,测量结果可能有3种情况:①因涂层沿 中心以化工行业技术需求和科技进步为导向，以资源整合、技术共享为基础，分析测试、技术咨询为载体，致力于搭建产研结合的桥梁。以“专心、专业、专注“为宗旨，致力于实现研究和应用的对接，从而推动化工行业的发展。
材料技术性能及检测标准
材料技术性能及检 测标准 1
一．砼用砂: 1．执行标准:JGJ52-92<普通砼用砂质量标准及检验方法> 3．检验项目: 若受检单位能够提供法定检测单位出具的,能够证明该批砂子合格的检测报告原件,则只做以下必检项目: 颗粒级配;含泥量;泥块含量;CI-含量检验 若无证明材料,或法定单位检测报告与产品不符(有较大差异)时则应对该批材料进行: 1)颗粒级配 2)表观密度 3)紧密和堆积密度 4)含水率 5)含泥量 6)泥块含量 7)有机物含量 8)云母含量 9)轻物质含量 10) 坚固性 11) 硫化物及硫酸盐含量 12) CI-含量 13) 碱活性(根据双方商定)检验 2
二．砼用卵石(碎石): 1．执行标准:JGJ53-92<普通砼用卵石(碎石)质量标准及检验方法> 3．检验项目: 若受检单位能够提供法定检测单位出具的,能够证明该批卵石(碎石)合格的检测报告原件,则只做以下必检项目: 颗粒级配;含泥量;泥块含量;压碎指标;针片状含量 若无证明材料,或法定单位检测报告与产品不符(有较大差异)时则 应对该批材料进行: 1) 颗粒级配 2) 表观密度 3) 紧密和堆积密度 4) 含泥量 5) 泥块含量 6) 有机物 7) 针片状含量 8) 坚固性 10) 压碎指标 11) 硫化物及硫酸盐含量 12) 碱活性(根据双方商定)。 3
三．混凝土试块: 1．执行标准:GBJ107-87<砼强度检验评定标准> 3．检验项目:抗压强度。 四．砂浆试块: 1．执行标准:JGJ70-90<建筑砂浆基本性能测试方法> 3．检验项目:立方体拉压强度。 六．烧结普通砖: 1．执行标准:GB/T5101-1998<烧结普通砖> 3．检验项目: 若受检单位能够提供法定检测单位出具的,能够证明该批烧结普通砖合格的检测报告原件,则只做以下必检项目: 外观质量;尺寸偏差;抗压强度 若无证明材料,或法定单位检测报告与产品不符(有较大差异)时则应对该批材料进行: 1) 尺寸偏差 2) 外观质量 3) 抗压强度 4) 冻融 5) 泛霜 4
耐磨材料及性能测试课程实验报告中国地质大学
实验一、表面纳米化实验 一、实验设备：普通数控车床，USP-125表面加工装置，待加工钢锭。 二、实验原理：应用球形超硬材料工具头对金属工件表面进行表面强化和光整加 工，原理图如下所示： 超声波发生器产生的超声信号经过换能器变幅杆的转换和放大使球形工具头产生超声波机械振动，工具头以一定静压力对工件挤压的同时，对工件表面进行超声波冲击强化。在工具头静压力和冲击力的作用下，工件表面的微观凹、凸峰谷产生挤压塑性变形而压平表面，使得表面粗糙度降低，表面层金属组织得到强化，表面层的力学性能得以改善。 三、实验流程 1、将待加工件装夹在机床卡盘上，由于此次加工的是厚度约5mm的圆钢锭， 用螺钉在其周向均匀固定。 2、通过机床卡块将超声波加工装置固定在车床刀架上，调节高度使得硬质加 工球中心与待加工钢锭回转中心处于同一高度。 3、确认主机机箱正面开关处于管断状态，用220V电源线接通主机电源，然后 打开电源开关，主机接通电源，红色电源指示灯亮。 4、拧动电源旋钮，使液晶屏幕上的预设为合适的值，按下执行机构开关，绿 色工作指示灯亮，约为2—5秒钟后频率值较为稳定，电流值也稳定在预设值左右波动，表明设备进入正常工作状态，执行机构可以开始工作。 5、开启冷却液冷却加工球，缓慢地向零件方向进给刀架，加工球与零件表面 接触，继续进给，直至加工球对零件表面的静压力逐渐增大到预设的值。在施加静压力的过程中，电流值会变化较大，停止进给刀架后，待2—15分钟，使电流值稳定在预设值左右波动，可以开始往加工方向进给刀架，加工零件。 6、处理过程中，可随时调整静压力和振幅。由于加工参数对负载影响较大，
在加工过程中参数改变不宜过快。参数的调整也可在关闭执行机构开关后（仍保持超声波电源工作）进行。 7、结束加工，先关闭执行机构开关，再关断超声电源。 四、注意事项 1、设备工作时，操作人员如对执行机构振动声音感到不适，应佩戴防护耳塞与 防护耳套。 2、应该先用超声电源线连接超声电源与执行机构，再接通主机与220V电源。 最后按下执行机构开关。结束工作时则要先按下关闭执行机构开关，再断开主机与220V电源，最后取下超声电源线。 3、用220V电源线为主机接通电源之前，应保电源开关处于关断状态。执行 机构开关按下之前，电路调节旋钮最好不要扭到电流最大处，根据所处理材料、静压力的不同应使用相应的电流加工。 4、定期（实际加工时间超过10小时后开始）检查加工球，当加工球表面光 洁度显著降低时，应更换新的加工球，否则影响加工效果。 5、每次使用后务必将加工装置上的油污、冷却液清理干净，尤其将进入前 盖内的冷却液清理干净，否则装置内的换能器长期接触冷却液会损坏。可以每次使用后使用吹风机热风吹干冷却液。 五、实验感悟及分析 超声波表面振动加工是一种机械冲击式的压力光整加工，它利用金属在常温下的冷塑性特点，利用表面施加预紧力，加以高频超声波振动，使得原有的微观波峰熨平，，使其填入波谷，从而使工件表面质量提高。具体可表现在： 1、表面粗糙度明显降低。在强烈的高频振动下，工件表面上微观的波峰被 冲击变形、碎裂，填入波谷，原有的波峰波谷高低差值降低，使得工件 表面粗糙度显著降低，一般可降低2—4级。表面粗糙度的降低对于零件 接触面的耐磨性、防止零件表面应力集中和提高其疲劳强度都有好处。 2、工件表面金属硬化。工件表层金属在塑性变形过程中，随着冷作硬化， 表面硬度提高，一般可提高3—4倍，并且从工件表面到内部呈阶梯式逐 渐降低。与其他表面强化技术比起来，即在不改变原有材料基础上提高 了工件综合性能。
材料物理性能 实验一材料弯曲强度测试
实验一 复合材料弯曲强度测定 一、实验目的 了解复合材料弯曲强度的意义和测试方法，掌握用电子万能试验机测试聚合物材料弯曲性能的实验技术。 二、实验原理 弯曲是试样在弯曲应力作用下的形变行为。弯曲负载所产生的盈利是压缩应力和拉伸应力的组合，其作用情况见图1所示。表征弯曲形变行为的指标有弯曲应力、弯曲强度、弯曲模量及挠度等。 弯曲强度f σ，也称挠曲强度（单位MPa ），是试样在弯曲负荷下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力。挠度s 是指试样弯曲过程中，试样跨距中心的顶面或底面偏离原始位置的距离（㎜）。弯曲应变f ε是试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比值或百分数表示。挠度和应变的关系为：h L s f 62ε=（L 为试样跨度，h 为试样厚度）。 当试样弯曲形变产生断裂时，材料的极限弯曲强度就是弯曲强度，但是，有些聚合物在发生很大的形变时也不发生破坏或断裂，这样就不能测定其极限弯曲强度，这时，通常是以试样外层纤维的最大应变达到5%时的应力作为弯曲屈服强度。 与拉伸试验相比，弯曲试验有以下优点。假如有一种用做梁的材料可能在弯曲时破坏，那么对于设计或确定技术特性来说，弯曲试验要比拉伸试验更适用。制备没有残余应变的弯曲试样是比较容易的，但在拉伸试样中试样的校直就比较困难。弯曲试验的另一优点是在小应变下，实际的形变测量大的足以精确进行。 弯曲性能测试有以下主要影响因素。 ① 试样尺寸和加工。试样的厚度和宽度都与弯曲强度和挠度有关。 ② 加载压头半径和支座表面半径。如果加载压头半径很小，对试样容易引起较大的剪切力而影响弯曲强度。支座表面半径会影响试样跨度的准确性。 ③ 应变速率。弯曲强度与应变速率有关，应变速率较低时，其弯曲强度也偏低。 ④ 试验跨度。当跨厚比增大时，各种材料均显示剪切力的降低，可见用增大跨厚比可减少剪切应力，使三点弯曲更接近纯弯曲。 ⑤ 温度。就同一种材料来说，屈服强度受温度的影响比脆性强度大。 三、实验仪器 WDW1020型电子万能试验机 图1 支梁受到力的作用而弯曲的情况
涂层测试
涂层材料性能测试技术 1硬度与韧性 硬度是指材料在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。究竟代表何种抗力则决定于采用的试验方法,如刻划法表征材料抵抗破裂的能力,压入法表征材料抵抗变形的能力。应用较多的是压入法硬度,如布氏硬度、维氏硬度和显微硬度等。只要知道了硬度值,就可间接推知许多其它力学性能数据。洛氏硬度用来测定稍厚涂层的硬度,参照GB1818-79金属表面洛氏硬度试验方法及GB8640-88金属热喷涂层表面洛氏硬度试验方法。洛氏硬度的压头有硬质和软质两种。硬质的由顶角为120°的金刚石圆锥体制成,适于测定较硬的材料;软质的为直径1/16″(1.5875mm)或1/8″(3.175mm)钢球,适于较软材料测定。所加负荷根据被试材料硬软不等作不同规定,负荷选择原则是根据工件厚度、硬度层深度和材料预期硬度而尽可能选取较大的负荷,随不同压头和负荷的搭配出现了各种洛氏硬度级,最普遍的是HRC(金刚石圆锥压头,150kgf负荷)。 2耐腐蚀性 涂层耐腐蚀性按GB10124-88进行,腐蚀介质为30%硫酸溶液或10%HaOH溶液,腐蚀时间7天( d)。根据累计腐蚀失重计算平均腐蚀速率(g/mm2h)。采用其它各种浓度的各类腐蚀介质也都可比较测定涂层的耐蚀性。涂层耐腐蚀性也可在0.1当量浓度H2SO4中测试,根据涂层的钝化电位和临界钝化电流密度的大小、钝化区范围的宽度、钝化区电流密度的大小,表征涂层腐蚀速度的大小;也可用Potentiostat/Galvanostat Model 273电化学综合测试仪测定分析涂层试样的耐腐蚀性能。 3涂层结合强度 有效的涂层结合强度测试方法应满足:(1)能使涂层从基体剥离并有良好的物理模型;(2)可准确测定有关力学参量,试验值对界面状态敏感并和其它非界面因素如涂层、基体特性等无关。现行的涂层结合强度测试方法可归纳为定性和定量两大类。定性法以经验判断和相对比较为主,一般难以给出力学参量,但简单快速,一般不需专门设备。定性方法大多是破坏性的,不适合产品零件的质量检验。定量的方法有粘结拉伸法、压入法、断裂力学法和动态结合强度测定方法等。压痕试验法、划痕试验法等比较适合于薄膜涂镀层。 3.1粘结拉伸法 目前普遍采用,各国制定了类似的试验标准。将涂层试样与配副胶粘起来进行拉伸,涂层被拉脱时的载荷与涂层面积之比为结合强度。此法不足:(1)粘结剂的抗拉强度必须高于涂层的结合强度,因此,只适于低中结合强度测量;(2)涂层内晶粒之间为内聚性断裂,而涂层与基体之间属粘结性断裂。拉伸试验时,可能是内聚性和粘结性断裂共存的混合性断裂。此时的结合强度测定值不纯真,包含了涂层本身的强度,无法保证测出真正的结合强度值;(3)加载方式不是涂层使用时的典型应力状态,因而涂层的使用性能可能与测得的结合强度无直接关系;(4)试样加载不对中、试样尺寸、粘结剂渗入涂层细孔、粘结剂固化改变残余应力分布等因素会影响测量值,使试验结果分散,需大量试验并统计分析后才能对结合强度作出
材料导热系数测试实验
东南大学材料科学与工程 实验报告 学生姓名 张沐天 班级学号 实验日期 2015.11.27 批改教师 课程名称 材料性能测试实验 批改日期 实验名称 材料导热系数测试实验 报告成绩 一、实验目的 1.掌握稳态法测定材料导热系数的方法 2.了解材料导热系数与温度的关系 二、实验原理 不同温度的物体具有不同的内能，同一个物体不同区域如果温度不等，则他们热运动的激烈程度不同，含有的内能也不相同。这些不同温度的物体或区域，在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量。由于材料相邻部分之间的温差而发生的能量迁移称为热传导。在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技术领域中，材料的导热性都是一个重要的问题。 1.材料的导热性及电导率 材料的导热系数是指在稳定传热条件下，1m 厚的材料，两侧表面的温差为1K ，在1s 钟内，通过1m2面积传递的热量，单位为 W/(m ·K)，也叫热导率。热导率λ由简化的傅里叶导热定律dx dT -q λ 决定。 2.热传导的物理机制 热传导过程就是材料的能量传输过程。在固体中能量的载体可以有自由电子、声子和光子，因此固体的导热包括电子导热、声子导热和光子导热。 1）电子和声子导热 纯金属中主要为电子导热，在合金、半金属或半导体、绝缘体的变化过程中，声子导热所占比例逐渐增大。 2）光子导热 固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频率较高的电磁波，其中具有较强热效应的是波长在0.4-40pm 间的可见光与部分近红外光的区域，这部分辐射线称为热射线。热射线的传递过程称为热辐射。 3.影响导热系数的因素 1）温度 金属以电子导热为主，电子在运动过程中将受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡，从而形成对热量传输的阻力。 一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低；而今导热系数一般随温度的升高而升高；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。 2）原子结构 物质的电子结构对热传导有较大影响。具有一个价电子的，导电性能良好的、德拜温度较高的单质都具有较高的导热系数。 3）成分和晶体结构 合金中加入杂质元素将提高热阻，使导热系数降低。杂志原子与基体金属的结构差异较大的元素，对基体导热系数的影响也较大。 4）压强，密度，气孔率等
材料物理性能测试思考题答案
有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。 K状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K状态。X射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显著波动，所以也把K状态称为“不均匀固溶体”。 能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。 禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。 价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。 导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。 金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。 残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。这个电阻反映了金属纯度和不完整性。 相对电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属纯度的重要指标。 剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。实用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为剩余电阻率。 相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。 马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)在一级近似下，不同散射机制对电阻率的贡献可以加法求和。ρ’：决定于化学缺陷和物理缺陷而与温度无关的剩余电阻率。ρ(T)：取决于晶格热振动的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对热振动原子的碰撞。 晶格热振动：点阵中的质点(原子、离子)围绕其平衡位置附近的微小振动。 格波：晶格振动以弹性波的形式在晶格中传播，这种波称为格波，它是多频率振动的组合波。 热容：物体温度升高1K时所需要的热量(J/K)表征物体在变温过程中与外界热量交换特性的物理量，直接与物质内部原子和电子无规则热运动相联系。 比定压热容：压力不变时求出的比热容。 比定容热容：体积不变时求出的比热容。 热导率：表征物质热传导能力的物理量为热导率。 热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它可以分解为两部分，晶格热振动形成的热阻(ωp)和杂质缺陷形成的热阻(ω0)。导温系数或热扩散率：它表示在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截面积的热量。热导率的单位：W/(m·K) 热分析：通过热效应来研究物质内部物理和化学过程的实验技术。原理是金属材料发生相变时，伴随热函的突变。 反常膨胀：对于铁磁性金属和合金如铁、钴、镍及其某些合金，在正常的膨胀曲线上出现附加的膨胀峰，这些变化称为反常膨胀。其中镍和钴的热膨胀峰向上为正，称为正反常；而铁和铁镍合金具有负反常的膨胀特性。 交换能：交换能E ex=－2Aσ1σ2cosφA—交换积分常数。当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自发排列同一方向，即产生自发磁化。当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反向平行排列，即产生反铁磁性。交换能是近邻原子间静电相互作用能，各向同性，比其它各项磁自由能大102～104数量级。它使强磁性物质相邻原子磁矩有序排列，即自发磁化。 磁滞损耗：铁磁体在交变磁场作用下，磁场交变一周，B-H曲线所描绘的曲线称磁滞回线。磁滞回线所围成的面积为铁 =? 磁体所消耗的能量，称为磁滞损耗，通常以热的形式而释放。磁滞损耗Q HdB 技术磁化：技术磁化的本质是外加磁场对磁畴的作用过程即外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向(和)或近似外磁场方向的过程。技术磁化的两种实现方式是的磁畴壁迁移和磁矩的转动。 请画出纯金属无相变时电阻率—温度关系曲线，它们分为几个阶段，各阶段电阻产生的机制是什么？为什么高温下电阻率与温度成正比？ 1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ； 2—ρ电-声∝T5 ( T< <ΘD )；
材料导热系数测试实验
材料导热系数测试实验内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
东南大学材料科学与工程 实验报告 学生姓名 张沐天 班级学号 实验日期 批改教师 课程名称 材料性能测试实验 批改日期 实验名称 材料导热系数测试实验 报告成绩 一、实验目的 1.掌握稳态法测定材料导热系数的方法 2.了解材料导热系数与温度的关系 二、实验原理 不同温度的物体具有不同的内能，同一个物体不同区域如果温度不等，则他 们热运动的激烈程度不同，含有的内能也不相同。这些不同温度的物体或区域， 在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量。由于材料相邻部分之间的温差 而发生的能量迁移称为热传导。在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技 术领域中，材料的导热性都是一个重要的问题。 1.材料的导热性及电导率 材料的导热系数是指在稳定传热条件下，1m 厚的材料，两侧表面的温差为 1K ，在1s 钟内，通过1m2面积传递的热量，单位为 W/(m ·K)，也叫热导率。热导率λ由简化的傅里叶导热定律 dx dT -q λ 决定。 2.热传导的物理机制 热传导过程就是材料的能量传输过程。在固体中能量的载体可以有自由电子、声 子和光子，因此固体的导热包括电子导热、声子导热和光子导热。
1）电子和声子导热 纯金属中主要为电子导热，在合金、半金属或半导体、绝缘体的变化过程中，声子导热所占比例逐渐增大。 2）光子导热 固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频率较高的电磁波，其中具有较强热效应的是波长在间的可见光与部分近红外光的区域，这部分辐射线称为热射线。热射线的传递过程称为热辐射。 3.影响导热系数的因素 1）温度 金属以电子导热为主，电子在运动过程中将受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡，从而形成对热量传输的阻力。 一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低；而今导热系数一般随温度的升高而升高；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。 2）原子结构 物质的电子结构对热传导有较大影响。具有一个价电子的，导电性能良好的、德拜温度较高的单质都具有较高的导热系数。 3）成分和晶体结构 合金中加入杂质元素将提高热阻，使导热系数降低。杂志原子与基体金属的结构差异较大的元素，对基体导热系数的影响也较大。 4）压强，密度，气孔率等 压强，密度，气孔率等因素也会对材料的导热系数产生影响，影响材料导热系数的因素是复杂的。 4.导热系数的测试方法
材料物理性能
材料物理性能 第一章 考点1. 电子理论的发展经历了三个阶段，即古典电子理论、量子自由电子理论和能带理论。古典电子理论假设金属中的价电子完全自由，并且服从经典力学规律； 量子自由电子理论也认为金属中的价电子是自由的，但认为它们服从量子力学规律；能带理论则考虑到点阵周期场的作用。 考点2. 费米电子 在T = 0K时，大块金属中的自由电子从低能级排起，直到全部价电子均占据了相应的能级为止。具有能量为EF(0)以下的所有能级都被占满，而在EF(0)之上的能级都空着，EF(0)称为费米能，是由费米提出的，相应的能级称为费米能级。 考点3. 四个量子数 1、主量子数n 2、角量子数l 3、磁量子数m 4、自旋量子数ms 考点4. 思考题 1、过渡族金属物理性能的特殊性与电子能带结构有何联系？ 过渡族金属的 d 带不满，且能级低而密，可容纳较多的电子，夺取较高的 s 带中的电子，降低费米能级。 第二章 考点5. 载流子 载流子可以是电子、空穴，也可以是离子、离子空位。材料所具有的载流子种类不同，其导电性能也有较大的差异，金属与合金的载流子为电子，半导体的载流子为电子和空穴，离子类导电的载流子为离子、离子空位。而超导体的导电性能则来自于库柏电子对的贡献。 考点6. 杂质可以分为两类 一种是作为电子供体提供导带电子的发射杂质，称为“施主”；另一种是作为电子受体提供价带空穴的收集杂质，称为“受主”。 掺入施主杂质后在热激发下半导体中电子浓度增加(n>p)，电子为多数载流子，简称“多子”，空穴为少数载流子，简称“少子”。这时以电子导电为主，故称为n型半导体。施主杂质有时也就称为n型杂质。 在掺入受主的半导体中由于受主电离(p>n)，空穴为多子，电子为少子，因而以空穴导电为主，故称为p型半导体。受主杂质也称为p型杂质。 考点7. 我们把只有本征激发过程的半导体称为本征半导体。 考点8. 在同一种半导体材料中往往同时存在两种类型的杂质，这时半导体的导电类型主要取决于掺 杂浓度高的杂质。 随着温度的升高本征载流子的浓度将迅速增加，而杂质提供的载流子浓度却不随温度而改变。因此，在高温时即使是杂质半导体也是本征激发占主导地位，呈现出本征半导体的特征(n≈p)。一般半导体在常温下靠本征激发提供的载流子甚少
实验八玻璃材料的制备与性能测试
玻璃材料的制备与性 能测试 学校：吉林化工学院 班级：材化1001 姓名：+++++ 学号：+++++++ 指导教师：陈+++
题目：建筑装饰用微晶玻璃的研制 文献综述 摘要：微晶玻璃是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。本文来主要介绍微晶玻璃的制备方法及其应用。 关键词：微晶玻璃；制备；应用 前言 微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化：当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途
的21世纪的新型材料。微晶玻璃是由特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的晶粒细小并均匀分布于玻璃体中的多晶复合材料。与玻璃、陶瓷相比较,其结构和性质均不相同, 微晶玻璃的性质由其中的结晶相矿物组成与玻璃的化学组成及其数量决定的[ 1 ]。因此,它集中了玻璃、陶瓷两者的特点,故又称之为玻璃陶瓷或结晶化玻璃。 一、微晶玻璃在国内外应用和市场情况 建筑微晶玻璃自1959年试验成功后,在世界各国得到了飞速发展。在欧美,最先作为建筑装饰材料而进行工业化生产的是矿渣微晶玻璃和岩石微晶玻璃[ 2 ]。前苏联于20世纪60年代中期就报导了炉渣微晶玻璃作为建材已实用化; 捷克斯洛伐克于20世纪70年代初,通过熔融铸造玄武岩,制成了耐磨性地板材料;美国于20世纪70年代初生产出了建筑岩石微晶玻璃装饰板。在亚洲,日本是开发建筑用微晶玻璃最早的国家,主要采用熔融烧结法进行建筑用微晶玻璃人造大理石的生产,生产技术和产品质量都代表了微晶玻璃装饰板的世界先进水平。韩国紧跟日本之后生产出了高档微晶玻璃装饰板。我国对微晶玻璃装饰材料的研制开发始于20世纪70 年代中期, 发展较快, 现已初具规模。在研发初期,大多采用浇注法整体晶化的方法来生产微晶玻璃板, 但发现热处理过程中易出现变形和开裂, 产品质量很不稳定, 生产成本高[ 3 ]。20世纪90年代初,在借鉴国外发达国家( 主要是日本)的先进经验的基础上, 采用熔融烧结法研5 1宝钢技术2010年第制开发的微晶玻璃装饰板生产技术取得了突破性进展,成功地解决