实验报告材料

测试技术实验指导书（适用专业：机制、机化、包装）

卢博友查峥

西北农林科技大学

二00八年八月

实验一信号分析 (1)

实验二应变片的粘贴……………………………………………………

实验三应变测量及静态电阻应变仪的使用……………………………实验四光纤传感器的位移测量…………………………………………实验五霍尔式传感器直流激励的的静态位移性能测试…………………实验六动态信号测试实验…………………………………………………

实验一信号分析实验

一. 实验目的

1. 验证周期信号可以分解成间谐信号，反之间谐信号也可以合成为周期性信号的基本

理论。

2. 加深理解几种典型周期信号频谱特点。

3. 通过对几种典型的非周期信号的频谱分析，加深了解非周期信号的频谱特点。二. 实验原理

信号按其随时间变化的特点不同可分为确定性信号与非确定性信号。确定性信号又可分为周期性信号与非周期性信号。本实验是针对确定性周期信号进行的。

1. 周期性信号的频谱特点

任何周期性信号f(t)如果在一个周期上满足狄氏条件，则f(t)可以展开为傅立叶级数的形式，即 )sin cos (f(t)1

0t n b t n a

a n k n

ωω++

=∑∞

式中： ?-=2

/0)(1

T T dt t f T a

是此信号在一个周期内的平均值，又叫直流分量。

?-=2

/cos )(2T T n dt n t f T a ω 是信号n 次谐波余弦项的幅值。

?-=2

/sin )(2b T T n dt n t f T ω

是信号n 次谐波正弦项的幅值。

πω2=

是基波的圆频率。

由此可见幅值复杂的周期信号是由有限或无限多个间谐信号叠加而成，反之，一个复杂的周期信号也可由若干个间谐信号所。这一结论对于工程测试很重要，因为当一个复杂的周期信号输入到线性测试装置时，它的输出信号就相当于输入信号所包含的各次间谐波分别输入到此装置而引起的输出信号的叠加。

周期信号的频谱有三个突出特点：（1）周期信号的频谱是离散的；（2）每条谱线只出现

在基波频率的整倍数上；（3）各频率分量的谱线高度与对应的振幅成正比。

2. 实验用几种周期信号的傅立叶级数展开式

本实验所用信号有周期方波、三角波、锯齿波、矩形波、全波、半波，它们的波形及傅立叶级数展开式如下所示：

1) 信号的波形

2) 信号的傅立叶级数展开式

（1）方波

???++++=

t t t t u m

ωωωωπsin 7

5sin 513sin 31(sin 4u(t)）???--+t n n ω)12sin(121 （2）三角波

???++-=t t t u m

ωωωπ5sin 2513sin 91(sin 8u(t)）

???---++t n n n ω)12sin()12()1(2

（3）全波

???---+

t t u u m

ωωππ

4cos 1512cos 31(42u(t)）???+--t n n n ω2cos )

12)(12(1

（4）半波

???--++

t u t u u m m m

ωπωπ

2cos 31(2sin 2u(t)）???+--t n n ω2cos )

12)(12(1 （5）矩形波

???+++

t T

t T u T

u m

ωτπ

τ2cos 2sin 21cos (sin

2u(t)）???+t n T n n ωτπcos sin 1

（6）锯齿波

???----=

t t t u m

ωωωπ3sin 3

2sin 21sin (2u(t)）???-t n n ωsin 1

三. 实验仪器

1.双踪示波器

2.TPE-SS2型实验箱

TPE-SS2型实验箱用于信号分解与合成的电路结构框图如图1-1所示，该部分结构由一个与七个BPE以及一个加法器组成，其中LPF为fc很低的低通滤波器，可以滤出非正弦周期波的直流分量，BPF1-BPF7为中心频率为基波相应倍数的带通滤波器。应注意的是带通滤波器中带了一个反相电路，所以滤出来的正弦波与实际谐波正好是反相的。加法器用的是反相加法器，合成时正好恢复成与输入的信号相同相的信号。

四. 实验内容

100HZ非正弦周期信号、方波、三角波、锯齿波、矩形波、全波、半波的分解与合成。

五. 实验步骤

1.波形的分解

将K1-K7八个开关置于接地档，选择某一信号，将其与图1-1电路接通，用示波器和频率计观察各谐波输出波形的幅值与频率（请将示波器通道置于直流DC档），并记录于表1-1中。

表1-1 波形分解记录表

2.波形的合成（只对锯齿波进行）

1）将K1-K7八个连接开关置于接地档，将矩形波连接到图1-1的信号输入端；

2）接通基波f0的开关K1使信号连接至加法器，将示波器的各通道的输入方式均置于DC档，两个通道的信号的拾取探头分别连BPF1的输出端子，同时观察基和加法器的输出波形。

3）依次打开二次、三次……七次谐波的连接开关，观察合成波形的变化情况；

4）双波叠加：将基波分别与三、五、七次谐波叠加，在输出端观察叠加结果；

5）多波叠加：将基波与三、五、七次谐波同时叠加，在输出端观察叠加结果。

六. 实验报告

1.根据表1-1数据，绘制出锯齿波的幅频特性曲线。

2.根据实验步骤五.2.3）的实验内容，分别画出依次叠加上二次、三次……七次谐波

后的合成波形图。

3.记录其总叠加图。

实验二应变片的粘贴及粘贴质量检查

一、实验目的

1.了解应变片的测量原理．结构，种类；

2.了解应交片粘贴工艺过程，初步掌握粘贴技术；

3.初步了解静态电阻应变仪的使用方法；

二、实验仪器、设备、用品

1.等截面粱等；·

2.应变片；

3.粘合剂(502胶)、防潮剂(环氧树脂)；

4.仪表；数字式万用表、兆欧表，YJ一5静态电阻应变仪，电子稳压器；

5.焊接用具，屯焰铁、焊锡、焊油或松香；

6.烘箱或红外线灯；

7.其它：0.02一0.04cm导线、塑料管、绝缘胶带、砂布、棉纱、脱脂棉、汽油，酒精、丙酮、铅笔、划针等。

三、实验内容

1.观察各种电阻应变片标本；

． 2.电阻应变片粘贴操作。

四、粘贴质量要求

1.粘贴牢固．位置准确；

2.胶层要薄而均匀；

3.绝缘性能好(达100兆欧以上)。

五、实验步骤

1.选片：(1)用眼或借助放大镜检查应变片是否有断或有锈斑，再用万用表检查其是否断跻；(2)用惠斯登电桥或数字式万用表精确测量应变片实际阻值(实际阻值应在合格证给出的该片阻值公差范围之内)，井做出记录．同—测量电桥各片的阻值相差不应大干O．5欧姆，最好

2.试件表而处理：试什表面粘贴应变片处要酌情用锉刀或砂布等打磨光沾，去掉锈斑．油污或脏圬等．注意不能有深的划痕．贴片处不的有裂纹．凸凹不平现象，最后用O号砂布

打磨与贴片的轴线成45c·的交叉纹路，表面光洁度应为3. 2-1．6．用划针蛾硬铅笔在试件上撞贴片方案划出贴片的纵横轴线的中心位置．如图2-2，再用棉纱蘸汽油清洗，然后用脱脂棉蘸丙酮或酒精进行二次搽洗，直到棉球上无污痕为止．搽好后的表画，勿用手触摸或与其它物品接触。

3.贴片：粘贴应变片的方法．随所用的较不同而界．用502胶时，应在应变片的粘贴面(纸基较长的面)和试件贴片部位表面薄薄涂上一层胶，然后把两胶接合面研合几下，使胶液均布于两个面上，研合数下随即分开两面．让其在空气中暴露1—2分钟(目的是使胶液接触空气活化以利胶合)，然后将应壹片上的轴线对准试件上的粘贴线贴上，动作要快而准，再在应变片上放一层蜡纸，油抽纸或聚乙稀薄膜．做好防粘联隔离使用，用手指滚压应变片从一端至另一端，排掉应变片和试件表面的过多胶液及气悼，该压时只能单方向压，否则，会使应变片起皱而前功尽弃；

4.干燥：用50Z胶粘合后，在室温中放置10 -30分钟．便可达到足够的粘合强度，胶在12小时后，方可达到强度高峰．为加速固化过程．可用红外线灯适当加温；

5.贴片质量检查：(1)用放大镜观察电阻片与试件粘贴得是否均匀牢固，有无气泡现象，是否贴在划线定位处；（2)用万用表检查线栅有无断路现象，电阻值是否与额定值相符；(3)用兆欧表检查绝缘电阻，绝缘电阻小，表示粘贴质最不好，会使应变仪调平有困难及电阻在工作时产生较大的蠕变，一殷要求：绝缘电阻在5Q-IQo兆欧以上，短期动态测量时可允许低至10兆欧；

6.焊接引线：(])焊接操作应准确、迅速，时间过长可能使基底和粘合层破坏；(2)严格防

止虚焊；(3)焊好后再用万用表及兆欧表检查电阻值和绝缘电阻值；（4）将粘贴好的应变片组成电桥，连接于YJ-5静态应变仪上，调节应变仪的电阻(R)及电容（c）使电桥平衡，后用文具橡皮轻轻触动应变片的线栅，若指针摆动较大，则表示粘贴质量不好，若符合要求，引栈连接部位用绝缘胶带保护，并将连接线固定之，防止扯动连接线而将应变片拉坏；

7．防潮保护处理：应变片暴露在大气之中会吸收空气中的水分使粘贴性能变坏，应变片在工作中还可能受到油污腐蚀和机械磨损等，因此贴好的应变片一定要进行防潮保护处理，一般用防潮保护剂涂在应变片表面。

采用环氧保护剂，其常用配方如下：

环氧树脂100克

(按箭头所示先后进行调配)

乙二胺5—8克

具体操作是：取环氧树脂于问盘内，在室沮低于20C时应加温(加温不应高于400C)待树脂变稀后，按量加入增塑剂邻苯二甲酸二丁脂，用玻璃棒搅拌均匀，再加入固化剂乙二胺调匀(也可加入其它填加剂)，将调好的保护剂涂于应变片上即可。

六、实验报告

1.写出所贴片的型号，电阻值、灵敏度系数；

2.综合贴片工艺过程以及应庄意事项．

3.根据各自所粘片的质量之优劣、分析影响应变片粘贴质量的因素是什么？

实验三应变测量及静态应变仪的使用

一.实验目的

1.掌握测量不同载荷时电桥的组成规则，验证电桥输出与桥臂系数的关系；

2.掌握YJ-5型静态电阻应变仪及P20R-5予调平衡箱的使用方法。

二.实验仪器及器材

3.YJ-5型静态电阻应变仪

4.P20R-5予调平衡箱

5.等截面梁

6.砝码、万用表、卡尺、兆欧表、电烙铁

三.主要仪器技术参数及使用

（一）YJ-5型静态电阻应变仪的主要技术参数

1. 量程：με110001-±或1-22000με

2. 灵敏度（分辨能力）：1με

3. 基本误差：不超过测量结果值的±1％，100με以为1με

4. 灵敏度系数：1.8-2.6

5. 电阻平衡范围：±2500με

6. 电容平衡范围：±2000pf

7. 零点漂移：4小时小于3με （二）YJ-5型应变仪的使用 1. 准备工作

（1）在未接上电源以前先检查表头、微调盘、中调盘、粗调盘是否都在零点，若不在零点时调整在零点上；

（2）将120Ω校验电阻的引线分别接在应变仪的A 、B 、C 接线柱上，将三点连接片接在D 1、D 、D 2接线柱上并旋紧；

（3）用三芯电源线将交流电源（220V ）与仪器连接起来；

（4）将电源开关放在BD （短路）上，预热1分钟，转动微调盘看电表有无偏转，若有偏转则说明仪器能正常工作；

（5）再将开关转到“阻”上，指示电表可能向左偏转或向右偏转，如向左偏转，则调“自动平衡”电位器顺时针方向缓慢旋转，使指示电表指针指零，反之亦然，然后再将开关置于“容”上，再去调节“电容平衡”电位器使电表指针指零，如此反复调整数次至指针不偏转为止，最后将开关转到“阻”上，以待测量；

（6）观察灵敏度：转动微调盘偏转10με，指示电表也应指示10με （7）预热半小时后，再检查一次平衡，就可进行测量。 2.测量

测量桥接法分单点半桥、单点全桥及多点半桥、多点全桥等形式。在单点半桥测量时，若单片工作，则工作片接在应变仪的A 、B 接线柱之间，补偿片接在B 、C 之间，若两片工作，则在A 、B 接线柱之间，B 、C 接线柱之间各接一片；在单点全桥测量时，首先拆除掉D 1、D 、D 2间的连接片，然后在A 、B ，B 、C ，C 、D ，D 、A 接线柱之间各接一电阻片即可组成全桥进行测量。多点测量时，可利用P20R-5予调平衡箱进行组桥。

测量时，应注意调整应变仪灵敏度系数盘，使所指灵敏度与应变仪灵敏度系数相同。 1.用四芯专用电缆，将予调箱与应变仪相连；

2.将应变仪接在予调箱的接线柱上，组桥方法同于前述的单点测量；

3.组桥完毕，在予调箱上对各个电桥依次逐个进行平衡（注意：此时应变仪的电阻、电容电位器均应调至中间位置，且在予调箱上对电桥进行平衡时不得再动），平衡哪一路桥路，应转动转换开关使该桥路于应变仪相连。

二. 实验内容

对图3-1所示的等截面试件，分别组成测弯矩、剪力的双臂、全桥电桥，运用逐次加、卸载荷的方法，测取各个不同载荷作用下的应变输出值，验证电桥的工作特性及确定该应变式测力传感器的工作灵敏度。

五.实验步骤

（一）弯矩测力图3-1

选取图3-1所示悬臂梁截面Ⅰ进行组桥测量，测出梁两布片截面尺寸及长度尺寸L 、L 1。

1.半桥单臂测量

1)组桥：取截面上一应变片做为工作片接在应变仪的A 、B 接线柱上，在另一非工作试件上在选一应变片，做为补偿片，接在B 、C 接线柱上，误差组桥工作。

2)测量：先在试件端部加上砝码盘，按前述步骤将应变仪调零，然后将五个同质量的砝码一个一个逐次加到砝码盘上，每加一次载荷读取一次应变值，记录在表2-1中，最后将砝码逐个取下，每取下一个砝码，得到一个应变值，并做出相应记录，全部载荷卸完后，应变仪读数应为零，若不为零，此值即为滞后值，此现象即为滞后现象。

2.半桥双臂测量

1)?R 符号相反情况：在试件截面的两不同面上，分别选取一应变片，组成半桥，接入应变仪，对试件依次加、卸载进行测量，记录读得值于表2-1中。

2) ?R 符号相同情况：在试件截面的同一面上，取其两个应变片，组成半桥，接入应变仪，对试件依次加、卸载进行测量，记录读得值于表2-1中。

3.全桥四臂测量

按以上步骤，分别对相对?R 符号相反情况、相同两种情况，组成全桥进行测量。（二）剪力测量

载试件两截面上，上下各取两个应变片，组成全桥，按上述步骤进行实验。三. 实验报告

1.计算悬臂梁载已知载荷作用下的真实应变值1ε，EW

1＝

式中：p-外载荷；L-力臂；E-试件弹性模量；6

bh W 2

=-试件测点处截面抗弯截面模量。

2.根据读出应变值d ε计算试件实验应变值s ε：c

s εε=。式中c 为桥臂系数。

3.计算各工况下的误差值并填入表2-1中。

4.分析误差产生的可能原因，提出改进措施。

5.说明为什么要采用补偿片，对补偿片有什么要求。

表3-1 应变测量实验数据表

实验四光纤传感器的位移测量

一.实验目的

熟悉光纤传感器的位移测量原理及测量方法。二.位移测量原理

光纤位移传感器是利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到信号光的强度来测量被反射表面的距离。光纤位移传感器原理示意图如图4-1所示。其工作原理是：当发射探头端部紧贴被测件时，反射光纤中的光不能反射到接受光纤中去，因而就不能产生光电流信号，当被测表面渐渐远离光纤探头时，反射光纤照亮被测表面的面积A 越来越大，因而相应的反射光锥和接受光锥重合的面积B 1越来越大，有一个线性增长的输出信号就达到了位移-输出信号曲线上的“光峰点”，光峰点以前这段曲线叫做前坡区，当被测表面继续远离时，由于被反射光照亮的B 2面积大于C ，即有部分反射光没有反射进接

受光纤，当接受光纤更加远离被测表面，接受到的光强逐渐减小，光敏检测器的输出信号逐渐减弱，便进入曲线的后坡区，在后坡区，信号的的减弱于探头和被测表面之间的距离成反比，在前坡区，输出信号的强度增加得非常快，所以这一区域可以用于进行微米级的测量，而后坡区可用于距离较大而灵敏度、线性度和精度要求不高的测量。上述位移-输出电压特性见图4-2.

三.实验仪器

ZCY-Ⅱ型综合传感器实验仪：Y 型光纤束，千分尺位移架，V/F 表，光纤变换器，光电转换耦合器

四.实验步骤

1.检查个传感器安装情况，确保光纤探头装入水平位移架内，并装到底。

2.检查反光膜是否粘贴完整，膜表面是否清洁平整，否则重新更换反光膜。

3.将光纤变换器的电压输出端Vout与直流电压表相连，如图4-3。接通光纤变换器电源。

4.在0.5-1.5mm范围内，左右转动水平千分尺，寻找输出峰值，找到后，调整光纤变换器中的增益旋钮，使峰值设定在10V左右。

5.把千分尺置于零位时，其输出显示应小于0.5V，否则可调节光纤定位螺母。

6.实验按如下3个阶段做，即整个曲线、前坡曲线、后坡曲线。每个阶段的行程（s）和位移（?）分别可取成：

?＝0.1mm

整条曲线：S1＝0.1-3.5mm

?＝0.02mm

前坡曲线：S1＝0.1-0.5mm

?＝0.1mm

后坡曲线：S1＝1.5-3.5mm

7.根据选定的阶段曲线，按行程和位移间隔，填入表3-1中。做出V-X曲线，计算灵敏度及线性度。

表4-1 光纤位移实验记录表

五.注意事项

1.光纤输出端不允许接地；

2.由于前置放大增益较大和内部热噪声电压，显示在0.05左右跳动属正常。

3.在打开光纤变换器电源开关的情况下，不允许将光纤从光纤座上取下。

4.在调节千分表零位时不能越零负位移。

5.实验结束后，关闭光纤变换器的电源，并将千分表旋至5mm处，以免支架内弹簧长

时间受力而变形。

六.思考题

1.光纤位移传感器在实际中有哪些应用。

2.影响光纤传感器灵敏度的因素有哪些。

实验五霍尔式传感器直流激励的静态位移性能

一.实验目的

了解霍尔式传感器的工作原理和工作情况

二.所需单元和部件

霍尔式传感器、直流稳压电源、差动放大器、电桥、测微器、V/F表

三.实验步骤

1.观察霍尔式传感器的结构，根据图4-1的电路结构，将霍尔式传感器、直流稳压电

源、电桥、差动放大器、电压表连接起来，组成一个测量线路（这时直流稳压电源应置于0V档，电压表应置于20V档）。

2.转动测微计，使双平行梁处于（目测）水平位置，再向上转动2mm使梁的自由端往

上位移。

3.将直流位移电源置于2V档，调整电桥平衡电位器W1，使电压表指示为零，稳定数分

钟后，将电压表量程置于2V档后，再仔细调零。

4. 往下旋动测微计，使梁的自由端产生位移，记下电压表显示的数值。每次位移0.4mm

记一个电压数值，将所记数值填入表5-1中。

表5-1 霍尔式传感器直流激励的静态位移性能实验记录

四.注意事项

1. 双平行梁处于（目测）水平位置时，霍尔元件应处于环行磁铁的中间位置（参见图

4-1（a ））。

2. 直流激励电压不能过大，以免损坏霍尔元件。五.实验报告及思考题

1. 根据实验结果计算灵敏度S 0（S 0＝X V ??/，式中?V 为电压变换量，?X 为相应

的梁端位移变化）。

2. 结合梯度磁场分布，解释为什么霍尔元件应处于环行磁铁的中间。

实验六动态信号测试实验

（二阶系统幅频特性实验）

一、实验目的

1.了解动态测量系统的基本组成；

2.掌握动态信号的一般测量方法。二、实验装置

实验装置如图1所示，有关数据如下； G-偏心轮重量（2.35N ）; r-偏心距（0.17mm ）; W1-梁重（4.15N ）; w2-机电及支座重量（32.22N ）; L=460mm b=40mm h=4mm; J=3

bh /12-梁截面惯性矩。

三、测试系统及所用仪器

本实验可用如下4种不同形式的测试系统完成。各测试系统所用仪器如系统框图所示。 1、应变式测试系统系统框图如图2所示

图2 2、加速度计-电压放大器系统

系统框图如图3所示。

3、加速度计-电荷放大器系统（1）

系统框图如图4所示

4、加速度计-电荷放大器系统（2）

系统框图如图5所示

有关仪器设备型号、功能说明如下：

Y6D-3A 动态电阻应变仪，作用为放大应变信号； ZK-2 阻抗变换器，起阻抗变换作用；

YD-x 压电式加速度传感器，测取梁振动时的加速度信号；

JF-1 积分变换器，实现加速度、速度、位移信号之间的相互转换； GZ-2 测振仪，放大振动信号；四．相关理论

1.简支梁振东系统的简化

实际梁振东系统为一连续系统，为简化计算，可将此形系统简化为一单自由度的离散系统，如图5示图中，W 为惯性元件重量，可由下式计算：

2135

w w w +=

由材力知，当简支梁在中部受一集中载荷作用时，其中点扰度为：

wl 483

=δ

故简支梁简化力学模型的弹簧刚度为：

48L EJ

K =

系统的固有频率为：

n =

ω 2.强迫振动振幅的计算由于系统干扰为2

ωr g

G sina t ω（参见理论力学达朗伯原理一章），由质点运动微分方程得：

t r m kx x c x m ωωsin 1.

=++

式中m=w/g ,g

G m =1 其稳态解为

()ψ-=t B x ωsin

其中振幅 B=()()2

ωωωc m k r m +-

相角 tg ()2

/ωωψm k c -=

五．实验方法及步骤

1.按图4或图5连接，组成测量系统；

2.接通各仪器电源（自耦变压器暂不接通），预热10min 后准备实验；

3.如按图4方案进行实验，实验步骤为：接通自耦变压器接通，按表1要求，改变电机的不同输入电压，使电机转动进行激振。待电机转速平稳后，用转速表读取转速，用虚拟示波器记录振动信号，用虚拟频频分析仪获取振动信号的频幅及频率，将获取得数据记入表1，完成实验。

表1 间支梁强迫振动实验数据记录表

如按图5方案进行实验，实验步骤为;按表2要求，改变信号发生器频率，获取不同频率激振信号，待振动进入稳态时，用虚拟示波器记录振动信号，用虚拟频频分析仪获取振动信号的频幅及频率，将获取得数据记入表2，完成实验。

表2 简支梁强迫振动实验数据记录表

注意：

实验时应根据所用加速度传感器的灵敏度对电荷放大器的灵敏度作出选择。

六．实验报告及思考

1.根据实验数据，绘出简支梁的幅频特性曲线：利用幅频特性曲线，求取系统的固有频

率。应注意本此实验所测得值为加速度幅值，应将其换算为位移值再绘制幅频特性曲线。

2.用上述的计算方法求简支梁的固有频率，并与测得值比较，求出测量误差。

3.如何利用测得幅频特性曲线求出振动系统的阻尼比。

材料分析方法实验报告

篇一：材料分析方法实验报告篇二：材料分析方法课程设计报告材料分析测试方法课程设计（论文）题目：磁控溅射c/w多层膜成分及微观分析学院材料科学与工程专业材料化学班级材化082 学生王维娜学号 3080101296 指导教师陈迪春起止时间 2010.12.27-2011.1.1 年材料分析测试方法课程设计任务书课程设计内容要求：掌握高分辨透射电子显微镜样品制备方法，学习并了解真空镀膜技术-磁控溅射技术，多层膜制备过程，以及其微观结构分析，成分分析所用仪器和原理。学生（签名）月日材料分析测试方法课程设计评语指导教师（签名）年日目录材料分析测试方法 ............................................................................. .. (1) 1.1 磁控溅射 ............................................................................. (5) 1.2 x射线衍射仪 ............................................................................. . (5) 1.3 透射电子显微镜 ............................................................................. (6) 1.4 x射线光电子能谱仪（xps） ........................................................................ (7) 第二章实验方法 ............................................................................. .. (9) 2.1 tem样品的制备方法 .............................................................................

《材料科学基础》经典习题及答案全解

材料科学与基础习题集和答案第七章回复再结晶，还有相图的内容。第一章 1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001 等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3 Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。 5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问： 1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？ 6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问： 1) 13 m 中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？ 9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/ 原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。

工程材料实验报告模板

工程材料实验报告专业：姓名：，学号：姓名：，学号：姓名：，学号：青海大学机械工程学院年月日

工程材料综合实验 ●金相显微镜的构造及使用 ●铁碳合金平衡组织分析 ●碳钢的热处理 ●金相试样的制备 ●碳钢热处理后的显微组织分析 ●硬度计的原理及应用 ●碳钢热处理后的硬度测试 ●常用工程材料的显微组织观察实验一金相显微镜的构造和使用一、实验目的熟悉金相显微镜的基本原理、构造；了解金相显微镜的使用注意事项，掌握金相显微镜的使用方法。二、实验设备及材料三、实验内容 1）金相显微镜的基本原理2）金相显微镜的构造3）显微镜使用注意事项四、实验步骤五、实验报告实验二铁碳合金平衡组织分析一、实验目的（1）熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织。（2）了解铁碳合金中的相与组织组成物的本质、形态及分布特征。

（3）分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系二、实验设备及材料三、实验内容 1）铁碳合金的平衡组织 2）各种组成相或组织组成物的特征 3）铁素体与渗碳体的区别四、实验步骤五、实验报告实验三碳钢的热处理一、实验目的 1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火 2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能的影响。二、实验设备及材料三、实验内容 1）加热温度的选择 2）保温时间的确定 3）冷却方法四、实验步骤五、实验报告实验四金相试样的制备一、实验目的 1）了解金相试样的制备过程。 2）学会金相试样的制备技术。

二、实验设备及材料三、实验内容 1）取样 2）镶样 3）磨制 4）抛光四、实验步骤五、实验报告实验五碳钢热处理后的显微组织分析一、实验目的观察碳钢热处理后的显微组织二、实验设备及材料三、实验内容 1）钢冷却时所得到的各种组织组成物的形态 2）钢淬火回火后的组织四、实验步骤五、实验报告实验六硬度计的原理及应用一、实验目的 1）熟悉洛氏硬度计、布氏硬度计、显微硬度计的原理、构造。 2）学会三种硬度计的使用二、实验设备及材料三、实验内容 1）洛氏硬度实验原理 2）布氏硬度试验原理 3）显微硬度计的原理四、实验步骤五、实验报告实验七碳钢热处理后的硬度测试

材料学实验报告

仲恺农业工程学院实验报告纸园艺园林系园林专业124 班园林材料与施工技术实践课学号201210144415 姓名林思婷实验日期2013.11.28 教师评定园林材料与施工技术实践报告一、实习目的本次材料学的实习目的在于巩固我们在理论课上学习的知识，让我们通过实地考察、触摸材质等方法，对铺装的材料以及设计有一个初步的认识和了解，从这些材质的质地，颜色，规格，特性和性能等方面进行剖析，从而能够更好地结合理论，运用到将来的学习和工作当中，提升自己的专业知识。二、实习时间 2013年11月28日下午1：30-3：30 三、实习内容在校园中观察广场铺装、路沿石、砖块、墙体表面、教学楼地面、柱子、石桌石凳和桥梁等实体的形状与颜色，触摸其表面材质，分析其特点用途，延伸出施工技术等一系列相关的知识，并与上理论课时所得知识相结合，通过老师的实时讲解做好相应的笔记，最后经过自己的思考和整理，总结报告。四、总结报告本次实习主要是在校园内，围绕着校园内建筑物和广场路面等的

材料进行分析，因此，在老师的讲解介绍下，有以下的总结报告：1.关于材料黄蜡石：又名龙王玉，因石表层内蜡状质感色感而得名，由于其地质形成过程中渗杂的矿物不同而有黄蜡、白蜡、红蜡、绿蜡、黑蜡、彩蜡等品种。【一栋小花园陈列着一块巨大的黄蜡石；A栋小花园有一块巨大的花岗岩。】花岗岩：花岗石是火成岩，是火成岩中分布最广的一种岩石，由长石、石英和云母组成，岩质坚硬密实，其成分以二氧化硅为主，约占65%-75%。花岗岩虽然在色彩与花纹上变化较少，但在质感方面有着较灵活的表现，如经过加工可获得更多的工艺表面。另外，花岗岩在整体上给人能庄严、古典的感觉。主要用于室内外地坪、室外墙面等多受外力作用的地方。【比如我们教学楼架空层的石桌石凳，光面打磨，通常对于这些材质都是用常见名、产品编号或者颜色等来命名。在BC栋之间的小广场，我们看到了芝麻白、芝麻灰、青灰色、荔枝面和火烧面的花岗岩广场砖，有500mmx600mm规格和600mmx600mm规格两种，另外在花坛上还有军绿色的板岩文化石，自然饰面。】墙面砖：粘土砖的一种，外墙面砖有施釉和不施釉之分，也有陶砖和瓷砖之分。外墙面砖坚固耐用、色彩鲜艳、易清洗、防火、防水、耐磨、耐腐蚀、维修费用低。【教学楼楼下的柱子多贴以此砖。】（1）陶砖：通常采用优质粘土和紫砂陶土及其它原料配比高温

土木工程材料实验报告

广西科技大学鹿山学院实验报告课程名称：土木工程材料指导教师：班级：姓名：学号：成绩评定：指导教师签字：年月日

土木工程材料实验课的要求一、实验室的纪律要求 1．进入实验室后，要听从教师的安排，不得大声说笑和打闹。 2．进入实验室后，对本组所用的仪器设备进行检查，如有缺损或失灵应立即报告，由教师修理或调换，不得私自拆卸。实验结束时，应将所用仪器设备按原位放好，经检查后方可离开实验室。 3．要爱护实验仪器设备，严格按照实验操作规程进行实验，同时注意人身安全，非本次实验所用的室内其他仪器，不得随便乱动。 4．在实验过程中，当仪器设备被损坏时，当事者应立即向实验室教师报告，由其根据学校的规定给予检查或赔偿等处理。 5．实验结束后，每组学生对所用的仪器设备及桌面、地面应加以清理，并由各实验小组轮流做全室的卫生整理。 6．完成实验后，经教师同意后方可离开实验室。二、实验与实验报告的要求 1．每次做实验以前，要认真阅读实验指导书，熟悉实验内容和实验方法步骤。 2．要以严肃的科学态度、严格的作风、严密的方法进行实验，认真记录好实验数据。 3．在实验课进行中要认真回答教师提出的问题，回答问题的情况作为实验课考核成绩的一部分。 4．要认真填写、整理实验报告，不得潦草，不得缺项、漏项，报告中的计算部分必须完成，同时要保持实验报告的整洁。 5．实验报告应及时完成，并按老师规定的时间上交。

实验一土木工程材料的基本性质实验报告一、实验内容二、主要仪器设备及规格型号三、实验记录 (一) 材料的表观密度测试试样名称： _____________________ 实验日期： ____________________ 气温／室温： _____________________ 湿度：____________________

材料分析(SEM)实验报告

材料专业实验报告题目：扫描电镜(SEM)物相分析实验学院：先进材料与纳米科技学院专业：材料物理与化学姓名：学号：1514122986 2016年6月30日

扫描电镜(SEM)物相分析实验一．实验目的 1.了解扫描电镜的基本结构与原理 2.掌握扫描电镜样品的准备与制备方法 3.掌握扫描电镜的基本操作并上机操作拍摄二次电子像 4.了解扫描电镜图片的分析与描述方法二．实验原理 1.扫描电镜的工作原理扫描电镜（SEM）是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射以及背散射电子等物理信号，二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。本次实验中主要通过观察背散射电子像及二次电子像对样品进行分析表征。 1）背散射电子背散射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子，其中包括弹性背反射电子和非弹性背反射电子。弹性背反射电子是指被样品中原子和反弹回来的，散射角大于90度的那些入射电子，其能量基本上没有变化（能量为数千到数万电子伏）。非弹性背反射电子是入射电子和核外电子撞击后产生非弹性散射，不仅能量变化，而且方向也发生变化。非弹性背反射电子的能量范围很宽，从数十电子伏到数千电子伏。背反射电子的产生范围在100nm-1mm深度。背反射电子产额和二次电子产额与原子序数的关系背反射电子束成像分辨率一般为50-200nm（与电子束斑直径相当）。背反射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利用背反射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可以用来显示原子序数衬

材料的拉伸试验实验报告

材料的拉伸试验实验内容及目的（1）测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度s σ、抗拉强度b σ、伸长率δ和断面收缩率ψ。（2）掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。实验材料及设备低碳钢、游标卡尺、万能试验机。试样的制备按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距，按试样的标距l 与横截面面积A 之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取d l 10=或 d l 5=，矩形截面比例试样通常取A l 3.11=或A l 65.5=，其中，前者称为长比例试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的l 与A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。

（a ）（b ）图1 拉伸试样（a ）圆形截面试样；（b ）矩形截面试样实验原理进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。屈服（流动)阶段：应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即A F s s = σ，是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D 点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即A F b b = σ。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时的塑性指标用断后伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。即 %1001?-= l l l δ

材料科学基础考研经典题目doc资料

材料科学基础考研经典题目

工程材料实验报告

工程材料实验报告院系：机械工程学院班级：10届机电一班组员：魏仕宏 1000407008 崔继文 1000407010 丁元辉 1000407021 郑鹏涛 10004070

实验项目名称：金相试样的制备及铁碳合金平衡组织观察与分析一、实验目的和要求 1.通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织，熟悉金相显微镜的使用； 2.了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征； 3.分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。二、实验内容和原理 1 概述碳钢和铸铁是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与组织有密切的联系，因此熟悉掌握它们的组织，对于合理使用钢铁材料具有十分重要的实际指导意义。 ⑴碳钢和白口铸铁的平衡组织平衡组织一般是指合金在极为缓慢冷却的条件下(如退火状态)所得到的组织。铁碳合金在平衡状态下的显微组织可以根据Fe—Fe3C相图来分析。从相图可知，所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体(F)和渗碳体(Fe3C)所组成。但是，由于碳含量的不同，结晶条件的差别，铁素体和渗碳体的相对数量、形态，分布和混合情况均不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。碳钢和白口铸铁在室温下的平衡组织见表1。 a)工业纯铁——室温时的平衡组织为铁素体(F)，F为白色块状（如图1所示）； b)亚共析钢——室温时的平衡组织为铁素体(F)+珠光体(P)，F呈白色块状，P呈层片状，放大倍数不高时呈黑色块状(如图2所示)。碳质量分数大于0.6％的亚共析钢，室温平衡组织中的F呈白色网状包围在P周围(如图3所示)； c)共析钢——室温时的平衡组织是珠光体(P)，其组成相是F和Fe3C(如图4、5所示)； d)过共析钢——室温时的平衡组织为Fe3CⅡ+P。在显微镜下，Fe3CⅡ呈网状分布在层片状P周围(如图6所示)； e)亚共晶白口铸铁——室温时的平衡组织为P+Fe3CⅡ+ Ld＇。Fe3CⅡ网状分布在粗大块状的P的周围，Ld＇则由条状或粒状P和Fe3C基体组成(如图7所示)；

材料现代分析方法实验报告

力学与材料学院材料现代分析方法实验报告二 XRD图谱分析专业年级：1 姓名：1 指导老师：1 学号：1 2016年12月中国南京目录实验名称：XRD图谱分析…………………………………………… 一、实验目的……………………………………………………

二、实验要求…………………………………………………… 三、操作过程…………………………………………………… 四、结果分析与讨论……………………………………………… 实验名称：XRD图谱分析一、实验目的了解XRD基本原理及其应用，不同物相晶体结构XRD图谱的区别，熟练掌握如何来分析利用X射线测试得到的XRD图谱。二、实验要求

1、熟练掌握如何来利用软件打开、分析XRD图谱，以及输出分析结果。 2、明确不同物质的XRD图谱，掌握XRD图谱包含的晶体结构的关系，通过自己分析、数据查找和鉴别的全过程，了解如何利用软件正确分析和确定不同物相的XRD图谱，并输出分析结果。 3、实验报告的编写，要求报告能准确的反映实验目的、方法、过程及结论。三、操作过程 1、启动Jade 6.0，并打开实验数据。 2、点击图标使图谱平滑后，再连续两次点击图标扣除背景影响。 3、右击工具栏中的图标，全选左侧的项目，取消选择右侧中的Use Chemistry Filter，最后在下方选择S/M Focus on Major Phases（如图一），并点击OK。图一

4、得到物相分析，根据FOM值（越小，匹配性越高）可推断出该物相为以ZnO为主，可能含有CaF2、Al2O3、Mg(OH)2混合组成的物质（如图二），双击第一种物质可以得到主晶相的PDF卡片（如图三），点击图三版面中的Lines可以观察到不同角度处的衍射强度（如图四）。图二

材料实验报告

钢的热处理实验报告一、实验目的 1、了解碳钢的基本热处理（淬火、回火）工艺方法。 2、研究冷却条件对碳钢性能的影响。 3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。二、实验设备及材料 1、箱式电炉及控温仪表； 2、洛氏硬度机； 3、冷却介质：水； 4、试样材料：45钢。三、实验原理 1、钢的淬火所谓淬火是用来提高工件的硬度和强度等，方法是把工件加热到临界温度以上（即稍高于AC3），然后以最快的速度冷却（在水中或油中以及在其它溶液中进行冷却），由于冷却速度太快，使得含碳量较多的γ铁（即奥氏体）来不及分解却形成非平衡状态的马氏体和残余奥氏体，形成马氏体的过程可写成为： A→M 正常的淬火（在水中冷却）组织为马氏体，高碳钢的马氏体是针状，这些针状物之间彼此相交成60°、90°、120°的角度，低碳钢的马氏体是板条状的。所谓马氏体就是碳在α铁中的过饱和固溶体，它可分为正方形和立方形，前者由淬火而得，后者由低温回火而得。马氏体针状的粗细决定于加热至高温时奥氏体晶粒的大小，奥氏体晶粒愈大，所产生的马氏体针状物就愈粗。正常淬火时，马氏体组织应该是细针状，若淬火时钢的加热过高，就会得到粗针状马体，这种钢在很大的脆性。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定

建筑材料实验报告模板

建筑材料实验报告 XXXXX学院土木工程系班级姓名学号

水泥性能测试试验报告试验日期：气（室）温： C：湿度：一、试验内容二、主要仪器设备三、试验记录所选水泥样品产地、厂名水泥品种：出厂标号：

1.水泥细度测定（干筛法）结论：根据国家标准GB 该水泥细度为 2．水泥标准稠度用水量测试室温：℃；相对湿度： % （1）试件成型日期年月日成型三条试件所需材料用量（2）测试日期年月日；龄期：天（3）抗折强度测定（4）抗压强度测定

4．确定水泥强度等级（只按试验一个龄期的强度评定）根据国家标准该水泥强度等级为混凝土用骨料性能试验报告试验日期：气（室）温： C：湿度：一、试验内容二、主要仪器设备三、试验记录 1．砂的筛分析试验筛孔尺寸（mm）105 2.5 1.250.630.3150.16筛底筛余质量（g）分计筛余量a（%）累计筛余量A（%）

砂样细度模数Mx Mx= Mx= 结论：按M X 该砂样属于砂，级配属于区；级配情况。2．砂的泥含量测试编号冲洗前的烘干试样质量G1（g）冲洗后的烘干试样质量G2（g）泥含量（%）测定值（%）平均值（%） 3．砂的视密度测试试样名称：水温：℃ 编号试样质量 G12（g）瓶+砂+满水质量G13（g）瓶+满水质量G14（g）砂样在水中所占的总体积V（cm3）视密度 ρ0（g/cm3）平均值（g/cm3）编号容量筒容积 V（L）容量筒质量 G1（kg）容量筒+砂质量 G2（kg）砂质量 G（kg）堆积密度（kg/L）平均值（kg/L）级配连续粒级筛孔尺寸分计筛余（g）（%）累计筛余（%）石子筛分析测试结果评定：（1）最大粒径： mm

材料分析与表征方法实验报告

材料分析与表征方法实验报告热重分析实验报告一、实验目的 1.了解热重分析法的基本原理和差热分析仪的基本构造。 2.掌握热重分析仪的使用方法。二、实验原理热重分析指温度在程序控制时，测量物质质量与温度之间的关系的技术。热重分析所用的仪器是热天平，它的基本原理是，样品重量变化所引起的天平位移量转化成电磁量，这个微小的电量经过放大器放大后，送入记录仪记录；而电量的大小正比于样品的重量变化量。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。三、实验原料一水草酸钙CaC2O4·H2O 四、实验仪器美国TA公司TGA55 升温与降温速率（K/min）0.1-100℃/min 天平灵敏度（μg）0.1μg 温度范围（°C）室温-1000℃ 五、操作条件

第一组：10℃／min空气条件下和20℃／min空气条件下，对TG和DTG 曲线进行对比。第二组：10℃／min空气条件下和10℃／min氮气条件下，对DSC进行对比。第三组：10℃／min氮气条件下，得到TG、DTG、DSC曲线。六、结果与讨论含有一个结晶水的草酸钙(242CaC.OHO)在100℃以前没有失重现象,其热重曲线呈水平状,为TG曲线的第一个平台。DTG曲线在0刻度。在100℃和200℃之间失重并出现第二个平台。DTG曲线先升后降，在108.4℃达到最大值，即失重速率的最大值。DSC曲线先降后升，在188.4℃达到最小值，即热功率的最小值。这一步的失重量占试样总质量的12.47%，相当于每mo CaC2O4·H2O失掉1mol H2O,其热分解反应为： CaC2O4·H2O CaC2O4 + H2O 在400℃和500℃之间失重并开始呈现第三个平台,DTG曲线先升后降，在

材料科学基础考研经典题目教学内容

16.简述金属固态扩散的条件。答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18. 为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19. 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0>dZ dT 。在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢甚至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液—固界面保持稳定的平面形状。固溶体合金凝固时会产生成分过冷，在液体处于正的温度梯度下，相界面前沿的成分过冷区呈现月牙形，其大小与很多因素有关。此时，成分过冷区的特性与纯金属在负的温度梯度下的热过冷非常相似。可以按液固相界面前沿过冷区的大小分三种情况讨论：⑴当无成分过冷区或成分过冷区较小时，界面不可能出现较大的凸起，此时平界面是稳定的，合金以平面状生长，形成平面晶。⑵当成分过冷区稍大时，这时界面上凸起的尖部将获得一定的过冷度，从而促进了凸起进一步向液体深处生长，考虑到界面的力学平衡关系，平界面变得不稳定，合金以胞状生长，形成胞状晶或胞状组织。⑶当成分过冷区较大时，平界面变得更加不稳定，界面上的凸起将以较快速度向液体深处生长，形成一次轴，同时在一次轴的侧向形成二次轴，以此类推，因此合金以树枝状生长，最终形成树枝晶。 20. 纯金属晶体中主要的点缺陷类型是什么？试述它们可能产生的途径？答：纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对等。产生的途径：⑴依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。⑵冷加工时由于位错间有交互作用。在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。⑶辐照。高能粒子（中子、α粒子、高速电子）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。 21. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？答：一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温

材料科学基础精彩试题库(内附部分自己整理问题详解)

《材料科学基础》试题库一、选择 1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中 __C___。 A、两组元的原子尺寸不同 B、仅一组元的扩散 C、两组元的扩散速率不同 2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于 __B___。 A、单相区中 B、两相区中 C、三相平平线上 3、铸铁与碳钢的区别在于有无 _A____。 A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体 4、原子扩散的驱动力是 _B____。 A、组元的浓度梯度 B、组元的化学势梯度 C、温度梯度 5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为 __C___。 A、原子互换机制 B、间隙机制 C、空位机制 6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为 _B____。 A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷 7、理想密排六方结构金属的c/a为 __A___。 A、1.6 B、2×√(2/3) C、√(2/3) 8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及 __A___。 A、单相区 B、两相区 C、三相区 9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值围是 _____。（其中Ko是平衡分配系数） A、1

工程材料实验报告(完整版)

工程材料实验报告(完整版) 报告文档·借鉴学习 2 工程材料实验报告专业：机械设计制造及其自动化10--11 姓名：郑杰，学号： 10041127 姓名：周邵巍，学号： 10041128 姓名：李欣欣，学号： 10041129 姓名：谢强，学号： 10041118 报告文档·借鉴学习 3工程材料综合实验●金相显微镜的构造及使用●金相显微试样的制备●铁碳合金平衡组织观察●碳钢热处理操作、组织观察和硬度测定一、实验目的运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论系统认识，并提高分析问题解决问题的能力。通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的

设备仪器： 1、分别研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。二、实验设备及材料 11、、显微镜、浴磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 22、、金像砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 33、、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20#、中碳钢45#、高碳钢T10）三、实验内容三个尺寸形状基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢、高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温和冷却时间）。样品加热温度保温时间冷却方式20#880℃20min空冷45#880℃高温回火600℃20min高温回火30min水冷T101100℃20min水冷2、做实验前完成。选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。样品20#45#T10硬度HRB50HRC20HRC633、热处理前后的金相组织观察、硬度测试。报告文档·借鉴学习 44、分析碳钢成分——组织——性能之间的关系。样品成分组织性能20#马氏体F+P 冲压性与焊接性良好45#马氏体F+P 经热处理后可获得良好的综合机械性能T10马氏体+奥氏体P+Fe3CII 硬度高，韧性适中5、四、

反应堆材料实验报告讲解

中国科学技术大学核科学技术学院反应堆材料实验课程实验报告实验名称：铁碳合金金相组织观察及硬度测试学生姓名：学号：专业班级：指导老师：一．实验目的

1.掌握金相样品的制备流程，可独立完成金相样品的制备； 2.了解淬火和回火热处理过程，并掌握RAFM钢回火态和淬火态的判断方法； 3.理解热处理对金属材料结构和性能的影响； 4.了解腐蚀对于金属晶界观察的影响； 5. 学会使用高倍显微镜来识别金属晶界。二．实验原理 1.热处理原理 ⑴淬火：将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到马氏体以下（或马氏体附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 ⑵回火：将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下，保温1到2小时后冷却的工艺。回火往往是与淬火相伴，并且是热处理的最后一道工序。经过回火，钢的组织趋于稳定，淬火钢的脆性降低，韧性与塑性提高，消除或者减少淬火应力，稳定钢的形状与尺寸，防止淬火零件变形和开裂，高温回火还可以改善切削加工性能。 ⑶过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）

图1 过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）过冷奥氏体（指加热保温后形成的奥氏体冷却到临界点Ar1以下时，尚未转变的奥氏体）等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。C曲线是过冷奥氏体转变的动力学图。从图中可以看出过冷奥氏体转变的组织和性能可以分为3个区：珠光体（由铁素体和渗碳体相间而成的片状或粒状混合物）型转变区(A1-550℃)、贝氏体（由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，但不是层片状）型转变区(在240-550℃之间，其中又以350℃左右为界为上、下贝氏体两个转变区) 、马氏体（马氏体是碳在体心立方α-Fe 中的过饱和固溶体）型转变区(Ms-Mf) 。 2. 预磨与抛光原理样品表面在预磨前宏观上是光滑的，上面留有三个小孔，但是在

材料科学基础经典复习题与答案

第七章回复再结晶，还有相图的容。第一章 1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][ ][]346,112,021晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3 Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。 5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问： 1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？ 6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问： 1) 13 m 中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？ 9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。 11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。 1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b ,试问这种看法是否正确？为什么？ 2)指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。 12.设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。晶体中有一条位错线de fed ,段在滑移面上并平行AB ，ef 段与滑

工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告

工程材料综合实验处理报告单位：过程装备与控制工程10-1班实验者: 侯鹏飞学号10042107 胡兴文学号10042108 李东升学号10042110

【实验名称】工程材料综合实验【实验目的】运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备： 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。【实验材料及设备】 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；

3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢 45＃、高碳钢T10）【实验内容】三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。做实验前完成。样品加热温度保温时间冷却方式 20# 880℃25min 空冷 45# 淬火880℃ 高温回火600℃淬火25min 高温回火25min 水冷 T10 900℃30min 水冷 2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR63 3、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。样品成分组织性能 20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好 45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能 T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中【实验步骤】

建筑材料实验报告

实验指导老师：伍迪实验时间：2011年12月21日建筑材料试验报告第五组院系名称：工程技术学院专业名称：2010级水利水电二班小组成员：唐林 Tanglin 1015030022 唐小琴 xiaoqin Tang 1015030150 ?欣 Liuxin 1015030058 ?卓强 Zhuoqiang 1015030048 ?严茂杰 maojie Yan 1015030098 ?吕伟 Lvwei 1015030044 ?王文龙 wenlong Wang 1015030032 ?欧阳喜川 xichuan Ouyang 1015030020 实验一、水泥标准稠度用水量试验

1、实验主要设备、仪器及材料装水泥净浆用金属锥莫模、水泥净浆搅拌机、电子天平、量筒、滴定管等 2、实验步骤（1）、试验前仪器检查。稠度仪金属圆棒应能自由滑动，试锥尖端至锥模顶面时，指针应对准标尺零点。（2）、拌合加水量。可按经验初步确定加水量，但是一次性加水量不应多，当水量快要合适的时候可改用量筒进行加水。（3）、净浆拌合。（4）、搅拌完毕后，立即将净浆一次装入锥模，用小刀插捣震动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速放入稠度仪定位槽。将试锥尖端降至与净浆表面接触，拧紧螺丝，指针对零，然后突然放松螺丝，让试锥自由的沉入浆中，试锥停止下沉，记录下沉深度。 3、实验数据 4、实验结论在此水泥标准稠度用水量试验中，由于试锤下沉深度均大于30mm，由所以数据可得出以下结论：该水泥试件的流动性较好，黏聚性一般，保水性较好。、实验二、:混凝土的和易性

1、实验使用仪器坍落度筒、捣棒、钢板、铁铲、砂、石子、水泥、量筒、电子称、桶、水、小铁铲、装料漏斗、镘刀。 2、实验步骤： ⑴按C：S：G：W=1:2.5:4.5:0.6的比例用电子称分别称取水泥4.8Kg、砂12Kg、石子21.6Kg、水2.88Kg。 ⑵将称好的砂和水泥先倒在钢板上，用铁铲翻拌到颜色均匀，再放入石子拌和，至少翻拌3次，然后堆成锥形。 ⑶在锥形的中间扒成凹坑，将量好的水倒入拌和，翻拌5~6次至混合均匀。 ⑷湿润坍落度筒的壁及拌和钢板的表面，将筒放在钢板上，用脚踏紧踏脚板。 ⑸将拌好的混凝土拌和物用小铁铲通过装料漏斗分三层装入桶，每层体积大致相等。 ⑹每装一层，用捣棒再筒全部面积上，由边缘到中心，按螺旋方向均匀插倒多次。 ⑺顶层插倒时，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加至填满筒口，捣完后取下装料漏斗，用镘刀将混凝土拌和物沿筒口抹平，并清除筒外周围的混凝土。 ⑻在5~10s将坍落度筒徐徐垂直、平稳的提起，不得歪斜，当试样在再继续坍落时，用标尺量出坍落度筒高度与试样顶部中心点之差，即为坍落度值，精确到1mm。