陶瓷的制备方法实验报告
一．实习目的
掌握陶瓷主要工艺实验的原理、方法与一定的操作技能，通过陶瓷工艺综合实验了解陶瓷产品的设计程序与工艺过程，培养综合设计实验的能力，提高分析问题、解决问题和动手能力。
二．实习时间
2013年11月22日
三．实习地点
南信大尚贤实验室及江都金刚机械厂
四实习过程
1.陶瓷材料
A概念：用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
B 分类：普通材料：采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型
的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
特种材料：采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，
一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。
C性能：
（1）力学特性：陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。（2）热特性：陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。
（3）电特性：大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件。铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数，可用于制作电容器，铁电陶瓷在外电场的作用下，还能改变形状，将电能转换为机械能（具有压电材料的特性），可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。少数陶瓷还具有半导体的特性，可作整流器。
（4）化学特性：陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。
（5）光学特性：陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。
2.实验材料
粘土：是多种微细的矿物的混合体，其矿物的粒径多数小于2μm，主要是由粘土矿物和其他矿物组成的并且具有一定特性的（其中主要是可塑性）土状岩石
玻璃粉、炭粉、水泥，三者的比例如下表1所示：
3
A.配方设计：按照一定配比计算出每种原料所需要的质量；
B.原料研磨：将原料磨成细粉状，有助于形成坏料时得到更好的结合，研磨过程如图1、图2所示。
图1 粉碎粘土图2 粉碎玻璃
C.配料称量：按计算结果，用药用天平准确称量，精确到小数点后2位。总质量为40克。如图3所示
图3 称量原料
D.混料：将称好的原料进行混合，大概加入20%的水分，如图4、图5所示
图4 玻璃粉图5 粘土
E.压制成型：试样一共分为九组，为方便性能测试,试样做成条状和圆柱状，每组包括三个长方体试样和两个圆柱体试样，长方体试样长和宽都为1cm，高为5cm；圆柱体的半径为1cm，高为约2cm；压制成形后立即对试样编号，制作过程如图6、图7、图8所示；
图6 制作过程图7 定型
图8 所有压制成型的试样
F.干燥：将试样放在通风处进行自然干燥，干燥时间大约为24小时；
G.烧成:将每组条形和圆柱形试样分别取出一个进行烧制，放在感应炉中加热，
加热时间大约为15min，如图9、图10所示；
图9 将试样放在坩埚中图10 进行烧制图11 所有试样烧成之后的形貌
4.试样性能检测
A.冲击硬度实验
本次实验检测性能为冲击硬度性能，所用仪器为JG-2056型悬臂梁冲击试验机，测试仪器及测试过程如图12、13所示
图12 冲击试验仪器图13 冲击过程
图14 冲击之后的试样
冲击所得实验数据如下：
图15 烧结试样单位面积能量变化图
图16无烧结试样单位面积能量变化图
由图15、图16分析可知烧结前后的单位面积能量值变化不大，原因可能为烧结温度不高，导致陶土内部结合力不强，坏体成型强度不高，、并且冲击试样所消耗的功,称为冲击功A k。将A k除以缺口处横截面积F，则得冲击韧度ak，单位为J/cm2。ak值没有明确物理意义，因为冲击功并非沿着缺口处截面积均匀消耗。因此，ak值不能直接用于设计计算。因此，对于不同尺寸和缺口的试样，所得结果不能互相换算和比较。
B．断口分析
以下是冲击烧结后的9个试样断口的形貌
试样1 试样2 试样3
试样4 试样5 试样6
试样7 试样8 试样9
冲击试验是根据许多机器零件在工作时受到冲击载荷作用提出来的。冲击载荷是动载荷，它在短时间内产生较大的力，在这种情况下往往对材料的组织缺陷反映更敏感。在冲击试验中，我们认为材料存在截面突变、即缺口，冲击动能在零件内的分布是不均匀的，在缺口处单位体积内将吸取较多的能量，从而使该处的应力、应变值增大。因此，Ak或ak值都是代表材料缺口敏感度。冲击载荷与静拉伸的主要区别在于加载速度不同。拉伸速度一般在10-4~10-2mm/s，而冲击速度为102~104mm/s，静载荷作用于构件，一般不考虑惯性力的影响，而冲击载荷作用下惯性的作用不可忽视。
陶瓷本身是脆性材料，陶瓷的脆性由材料的本质所决定，以各种缺陷（表面或内部）为裂纹源，从最薄弱处裂纹扩展，瞬时脆断。缺陷的存在是概率性的。我们观察到断面的结构不均匀，与在配料时混合不均匀由关系，所以应改善其组织，从细密、纯、匀，减少应力集中几个方面进行改善。
大学物理实验报告5
【实验题目】声速得测定班级姓名学号 上课日期 2015年月日教室房间组号 任课教师签字: 最终成绩: 【实验目得】 1.了解压电陶瓷换能器得功能 2.了解超声波产生与接收得原理 3.学会用共振干涉法与相位比较法与时差法测定声速。 【实验原理】 1.压电传感器得工作原理。 2.共振干涉(驻波)法测量波长得原理。 3.相位比较法测量波长得原理。 4、时差法测量声速得原理:声波传播得距离L与传播得时间t存在下列关系:L=V*t ,只要测出L与t就可测出声波传播得速度V。通过测量二换能器发射接收平面之间距离L与时间t ,就可以计算出当前介质下得声波传播速度。 固体中得纵波声速: 铝:C棒=5150m/s, 有机玻璃:C棒=1500～2200m/s。 5、固体介质中得声速测量 在固体中传播得声波就是很复杂得,它包括纵波、横波、扭转波、弯曲波、表面波等,而且各种声速都与固体棒得形状有关,金属棒一般为各向异性结晶体,沿任何方向可有三种波传播。所以本仪器实验时采用同样材质与形状得固体棒。固体介质中得声速测量需另配专用得SVG固体测量装置,用时差法进行测量。实验提供两种测试介质:有机玻璃棒与铝棒。每种材料有长50mm三根样品,只需将样品组合成不同长度测量两次,即可按上面得方法算出声速: 1 1 i i i i i L L v t t - - - = - (5-2-11) 图5-2-5 测量固体介质中声速得接线图 (1)按图5-2-5连接线路,将测试方法设置到“脉冲波”方式。 (2)将接收增益调到适当位置(一般为最大位置),以计时器不跳字为好。将发射换能器发射端面朝上竖立放置于托盘上,在换能器端面与固体棒得端面上涂上适量得耦合剂,再把固体棒放在发射面上,使其紧密接触并对准,然后将接收换能器接收端面放置于固体棒得上端面上并对准,利用接收换能器得自重与固体棒端面接触。 (3)记录计时器得读数为t i-1(时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出),固体棒得长度为L i-1。 (4)移开接收换能器,将另1根固体棒端面上涂上适量得耦合剂,置于下面一根固体棒之上,并保持良好接触,再放上接收换能器,这时计时器得读数为t i,固体棒得长度为L i。测量超声波在不同固体介质中传播
陶瓷综合性实验报告记录
陶瓷综合性实验报告记录
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陶瓷综合性实验报告 ——总结报告
一、实验目的、实验原理 1． 实验目的 了解和掌握瓷质玻化砖的制备工艺 2． 实验原理 陶瓷是把粘土原料、瘠性原料及溶剂原料，经过适当的配比、粉碎、成形并在高温焙烧情况下经过一系列的物理化学反应后，形成的坚硬物质。陶瓷坯体是由经过高温焙烧后生成的晶相、玻璃相、原料中未参加反应的石英和气孔组成。玻化砖是一种强化的抛光砖，它采用高温烧制而成。质地比抛光砖更硬更耐磨。玻化砖颜色均匀、防污、耐磨、好打理，而且光亮如镜。质量过关的玻化砖要求吸水率小于0.5。 实验要求玻化砖的配方组成范围为 组成 2SiO 32O A l O Na 2+O K 2 含量（%） 65-75 16-19 <7 二、实验部分 2.1实验仪器、药品 实验仪器 实验设备 球磨机、行星球磨机、分离式液压起顶机、箱式电阻炉、茂福炉 性能测试设备 茂福炉、三点抗弯、电炉 其它 研钵（杵）、烧杯、20目筛、80目筛、250目筛、刚玉球、直尺、小刀、砂纸 实验药品 SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO K 2O Na 2O 烧失量 TiO 2 中山水洗泥 57 37 0.5 — — — — 12 — 滑石 45 — — — 31 — — — — 粘土1/2 70 12 1.5 3-4 2-3 2.0 — 0.7-0.8 钾长石 70 15 0.5 — — 13-14 0.5 0.2-0.3 钠长石 70 13 1.0 — — 2.0 8.0 1.0 0.7-0.8 叶腊石 60 22-24 0.1 — — — — <1.0 — 宣化土 71 12 1.5 4-5 — <3.0 6.0 1.0 2.2实验步骤
陶艺综合实践总结
《陶艺制作》小组活动方案 《陶艺制作》小组活动方案篇二：《陶艺》综合实践活动方案 《陶艺》综合实践活动方案 设计思路： 一、课题提出的背景 陶艺课作为一门可以亲自动手操作的手工艺课程，对学生有着极大的吸引力，他们对这门课有着强烈兴趣，让学生自行构思，不拘时空地发挥想象，动手制作，提高了教学效果。学生们在兴致勃勃地“玩泥”中，缓解了平日紧张的学习压力和单调的学习生活带来的烦恼，借制陶玩泥来陶冶自己，营造乐园，丰富生活。他们在制陶中“玩”出名堂，“玩”出花样，使小陶迷们在艺教实践活动中磨练了意志，享受到成功的快乐。他们的作品丰富多彩，具有稚嫩与纯朴之美，浓缩了他们丰富的想象力，常有一部分学生在陶艺课程结束后，还想留下来继续“玩泥”，可见艺术美却能陶冶人的性情。 综合实践课程标准提出要培养学生的动手以及动脑能力。而陶艺这一活动能让学生陶艺教育实践的内涵丰富，涉及文化、艺术、历史、化学、物理、数学和设计等多种学科知识，是进行全面素质教育，培养劳动技能、训练创造思维能力和提高审美能力的好方法，同时又是进行爱国主义教育和思想情感教育的有效载体。 二、开展活动的资源和有利条件 在河北峰峰，陶瓷制作已经是花开遍地，磁州窑是我国古代北方最大的民窑体系，是民间陶瓷艺术的杰出代表。从古老的磁山文化源起，至今已有7000多年的历史。磁州窑瓷器的装饰，典雅朴实、苍劲雄厚，白釉黑花独树一帜。今天，峰峰的陶瓷艺人把古老的传统艺术和现代科技结合起来，开发出了象牙瓷、青花瓷、骨质瓷等数十种新产品，创造了手彩、雕金、窑变花釉等各种艺术技法，磁州窑陶瓷艺品享誉世界。在中国·峰峰首届磁州窑文化节上，来自国内外的磁州窑专家和陶瓷艺术、旅游领域的专家学者从陶瓷艺术、旅游产业、国际传媒等方面展开学术交流、研讨。 一、实施过程： 1．组织落实：教导处发动初一、初二学生报名；并落实时间。 2．确立陶艺学习内容、形式 3．活动材料、工具、场地的规划及组织落实 4．陶艺成果的存放与展示 二、教育目标： 1．要求学生通过陶艺学习，了解陶艺的艺术形式和基本特点，理解并熟悉陶艺的制作流程，掌握陶艺泥条成型的方法，并通过以后几课时的学习，掌握泥板成型和徒手捏制的方法，能根据陶艺不同的制作方法创造性地制作小型的陶艺作品，培养学生的自信心和成就感。 2．提高学生的动手能力、想象能力和创造性思维能力，激发学生热爱艺术的兴趣，增强民族自豪感。了解各地民情风俗、传统节日与生活的关联性，使其更能用心用情关怀乡土的习俗、信仰，进而知 3、学科领域 艺术与人文、社会、语文及综合活动 4、授课时数 6节／45分钟 5、学习对象：五六年级学生。 通过对传统艺术的认知与学习，了解传统艺术所包涵的内容及其历史背景与用处，藉此引发对传统艺术学习的热爱。从捏塑的过程中，使学生体会双手的细部动作，感受接触大地
大学物理实验报告思考题部分答案 周岚
实验十三 拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量 【预习题】 1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？如何调节望远镜？ 答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。具体做法如下：①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。第二步：调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。具体做法如下：沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。 （2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D 处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。 2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？ 答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。 【思考题】 1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？ 答：（1）直观 、简便、精度高。 （2）因为 D x b L 2?=?，即b D L x 2=??，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度L x ??，应尽可能减小光杠杆长度b （光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D （光杠杆小镜子到标尺的距离为D ）。 2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？ 答：可能是因为金属丝有弯曲。避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。 3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？ 答：开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。这样就避免了测量
实验十二 压电陶瓷压电性能测定
实验十二压电陶瓷压电性能测定 实验名称： 压电陶瓷压电性能测定 实验项目性质： 普通实验 所涉及课程： 电子材料 计划学时：2学时 一、实验目的 1.了解压电常数的概念和意义； 2.掌握压电陶瓷压电常数的测定方法。 3.学会操作ZJ-3AN型准静态d33测量仪。 二、实验内容 1.实验老师介绍使用压电常数测量仪测试d33的原理与步骤； 2.测试压电陶瓷的压电常数。 三、实验（设计）仪器设备和材料清单 ZJ-3AN型准静态d 33测量仪、压电陶瓷晶片等。 四、实验原理 压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，是一种具有压电效应的材料。
当在某一特定方向对晶体施加应力时，在与应力垂直方向两端表面能出现数量相等、符号相反的束缚电荷，这一现象被称为“正压电效应”。 逆压电效应： 当一块具有压电效应的晶体置于外电场中，由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移，导致晶体形变，形变量与电场强度成正比。 压电常数是反映力学量（应力或应变）与电学量（电位移或电场）间相互耦合的线性响应系数。通常用d ij表示，下标中第一个数字代表电场方向或电极面的垂直方向，第二个数字代表应力或应变方向。 五、实验步骤 （1）用两根多芯电缆把测量头和仪器本体连接好，接通电源。 （2）把Φ20尼龙片插入测量头的上下探头之间，调节手轮，使尼龙片刚好压住为止。 （3）把仪器后面板上的“显示选择”开关置于“d 33”一侧，此时面板右上方绿灯亮。 （4）把仪器后面板上的“量程选择”开关置于“×1”档。 （5）按下“快速模式”，仪器通电预热10分钟后，调节“调零”旋钮使面板表指示在“0”与“-0”之间跳动。调零即完成，撤掉尼龙片开始测量。 （6）依次接入待测元件，表头显示d 33结果及正负极性，记录。 （7）取三次测量的平均值。 六、实验报告要求 1.实验目的；
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷性能参数解析 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
在机械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条件下存在由形变而产生的附加电场，而在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电常数数值是不同的。 根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，ε11S，ε11S。 （2）介质损耗 介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所 具有的重要品质指标之一。在交变电场下，介质 所积蓄的电荷有两部分：一种为有功部分（同 相），由电导过程所引起的；一种为无功部分 （异相），是由介质弛豫过程所引起的。介质损 耗的异相分量与同相分量的比值如图1-1所示， Ic为同相分量，IR为异相分量，Ic与总电流I 的夹角为δ，其正切值为 (1-4) 式中，ω为交变电场的角频率，R为损耗电阻，C为介质电容。由式（1-4）可以看出，I R大时，tanδ也大；I R小时tanδ也小。通常用 tanδ来表示的介质损耗，称为介质损耗正切值或损耗因子，或者就叫做介质损耗。 处于静电场中的介质损耗来源于介质中的电导过程。处于交变电场中的介质损耗，来源于电导过程和极化驰豫所引起的介质损耗。此外，具有铁电性的压电陶瓷的介质损耗，还与畴壁的运动过程有关，但情况比较复杂，因此，在此不予详述。 （3）弹性常数 压电陶瓷是一种弹性体，它服从胡克定律：“在弹性限度范围内，应力与应变成正比”。设应力为T，加于截面积A的压电陶瓷片上，其所产生的
压电陶瓷综合实验
信息功能陶瓷材料综合实验 高春华黄新友 江苏大学材料科学与工程学院
序言 “信息功能陶瓷材料综合实验”是为大学生“陶瓷工艺学”、“无机材料物理性能”、“电子元器件概论”和“无机材料研究方法”等课程及实验编写的。 本实验是由十个综合实验所组成的系列实验，包括材料工艺实验：配料与混合、可塑法成型工艺、主晶相的固相法合成、硅碳棒电炉的使用、陶瓷的金属化与封接、压电陶瓷的极化等；材料性能评价实验：差热分析、陶瓷介电性能的测定、陶瓷压电性能的测定、PTC热敏陶瓷阻温特性测定等，以及进行信息功能陶瓷材料研究所需的基本技术实验。通过此系列实验，能使学生全面掌握信息功能陶瓷材料的研究和生产的整套生产工艺过程。 一实验目的 信息功能陶瓷材料综合实验，起着验证和巩固基本理论的作用，并可培养学生掌握有关材料的基本研究方法，是加强理论联系实际的重要环节之一。而且，也能够训练实验操作技能，培养分析、综合与处理实验数据的能力，能对提高学生的综合素质、动手能力、创新能力越到重要的促进作用。 二实验要求 实验前应该作好充分准备，弄清实验原理、实验目的、要求以及实验条件和可能产生偏差的因素等。 实验过程中应该操作准确、观察细心、正确地记录有关实验数据，并将实验过程中的异常现象及时记录下来。 实验数据的可靠性是分析与阐明实验结果，并作出必要结论的关键所在，所以在整个实验过程中，都应注意将实验误差限制在尽可能小的范围内，因此，对每一实验的操作、读数、记录都应认真对待，一丝不苟。 三注意事项 1．自觉遵守实验室规则。 2．实验前应根据实验讲义进得充分准备，实验前经老师提问合格后，方可开始实验。 3．实验过程中，严肃认真，保持实验室安静。严格按操作规程进行，注意安全，爱护仪器。 4．实验时，每个学生都应了解、掌握整个实验过程。 5．实验完毕，必须将实验记录交教师检查，合格者方可结束实验，不合格者重新进行实验。 6．每人必须认真填写一份实验报告，实验报告除包括必要的实验目的及原理以外，还应包括原始数据、计算方法、必要的数据表格与图形，主要的实验过程等。另外，还应对实验结果作必要的讨论，分析引起偏差的原因。书写应清楚整洁。7．实验时应保持实验台整洁，实验结束后应整理仪器，作好室内清洁卫生。
压电陶瓷振动的干涉测量实验报告
一、实验目 压电陶瓷振动的干涉测量实验报告 的与实验仪 器 1.实验目的 （1）了解压电陶瓷的性能参数；? （2）了解电容测微仪的工作原理，掌握电容测微仪的标定方法； ? （3）、掌握压电陶瓷微位移测量方法。 2.实验仪器 压电陶瓷材料（一端装有激光反射镜，可在迈克尔逊干涉仪中充当反射镜）、光学防震平台、半导体激光器、双踪示波器、分束镜、反射镜、二维可调扩束镜、白屏、驱动电源、光电探头、信号线等。 二、实验原理 1. 压电效应 压电陶瓷是一种多晶体，它的压电性可由晶体的压电性来解释。晶体在机械力作用下，总的电偶极矩（极化）发生变化，从而呈现压电现象，因此压电陶瓷的压电性与极化、形变等有密切关系。 1) 正压电效应：压电晶体在外力作用下发生形变时，正、负电荷中心发生相对位移，在某些相对应的面上产生异号电荷，出现极化强度。对于各向异性晶体，对晶体施加应力时，晶体将在 X，Y，Z 三个方向出现与应力成正比的极化强度，即： E = g·T（g为压电应力常数）， 2) 逆压电效应：当给压电晶体施加一电场 E 时，不仅产生了极化，同时还产生形变，这种由电场产生形变的现象称为逆压电效应，又称电致伸缩效
应。这是由于晶体受电场作用时，在晶体内部产生了应力（压电应力），通过应力作用产生压电应变。存在如下关系： S = d·U（d为压电应变常数） 对于正和逆压电效应来讲， g和d 在数值上是相同的。 2. 迈克耳逊干涉仪的应用 迈克耳逊干涉仪可以测量微小长度。上图是迈克耳逊干涉仪的原理图。分光镜的第二表面上涂有半透射膜，能将入射光分成两束，一束透射，一束反射。分光镜与光束中心线成 45°倾斜角。M1和 M2为互相垂直并与分束镜都成 45°角的平面反射镜，其中反射镜 M1后附有压电陶瓷材料。 由激光器发出的光经分光镜后，光束被分成两路，反射光射向反射镜 M1（附压电陶瓷），透射光射向测量镜 M2（固定），两路光分别经 M1、M2反射后，分别经分光镜反射和透射后又会合，经扩束镜到达白屏，产生干涉条纹。M1和 M2与分光镜中心的距离差决定两束光的光程差。因而通过给压电陶瓷加电压使 M1随之振动，干涉条纹就发生变化。由于干涉条纹变化一级，相当于测量镜 M1移动了λ/2，所以通过测出条纹的变化数就可计算出压电陶瓷的伸缩量。 三、实验步骤 1)将驱动电源分别与光探头，压电陶瓷附件和示波器相连，其中压电陶瓷 附件接驱动电压插口，光电探头接光探头插口，驱动电压波形和光探头波形插口分别接入示波器 CH1 和 CH2； 2)在光学实验平台上搭制迈克尔逊干涉光路，使入射激光和分光镜成 45 度，反射镜 M1 和 M2与光垂直，M1 和 M2 与分光镜距离基本相等；
电子材料实验报告
锆钛酸钡电子陶瓷材料的制备 前言 电子陶瓷是指以电、磁、光、声、热、力、化学和生物等信息的检测、转换、耦合、传输及存储等功能为主要特征的陶瓷材料,主要包括压电、介电、离子导体、超导和磁性陶瓷等。电子陶瓷在小型化和便携式电子产品中占有十分重要的地位,世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷及其元器件的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设备方面投入巨资进行研究开发。每年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件问世。近年来,在国家诸多重点科研计划的支持和推动下,我国在电子陶瓷材料的科学研究与产业化方面有很大发展,但总体来看,我国的电子信息产业,特别是一些附加价值高、技术含量高的新型电子信息产品和一些基础电子产品的生产水平与发达国家相比仍存在很大差距,不少高端产品在相当大的程度上被外资企业所控制。国外的大公司如日本的村田、松下、京都陶瓷,美国的摩托罗拉等近年来长驱直入中国市场,目前已占据了国内片式元器件特别是高档片式元器件市场相当大的份额。我国信息产业正面临着产品升级换代的机遇和挑战。 随着电子信息技术的高速发展,电子陶瓷材料应用领域正在从传统的消费类电子产品转向数字化的信息产品,包括通信设备、计算机和数字化音视频设备等,数字技术对陶瓷元器件提出了一系列特殊的要求。为了满足这些要求,世界各国的大学、研究机构和企业都在以信息技术为应用领域的功能陶瓷新材料、新工艺、新产品方面投入巨资进行研究开发。 传统电子陶瓷材料在电子工业、微电子工业等领域中已经获得了广泛的应用,为高科技发展和国民经济繁荣做出了卓越的贡献。目前这类材料的研究领域主要是利用先进的材料制备技术来进一步改善和提高性能。 钛酸钡BaTi03是一种被普遍研究的具有钙钛矿结构的铁氧体，因其优良的介电性能，在电容器件等方面具有广泛的应用。为了增加介电常数的可调性，降低介电损耗，往往通过掺杂的方法，如用化学性能更为稳定的Zr4+，取代Ti4+，得到锆钛酸钡Ba(Ti0.95 Zr0．05) 03( BZT)。传统的烧结陶瓷方法多采用固相反应烧结。大致分为：热压烧结，热等静压烧结，微波烧结，超高压烧结，真空烧结，气氛烧结，原位加压成型烧结等。本文研究用固相反应法烧结锆钛酸钡压电陶瓷及其特性分析。 实验过程 本实验采用固相烧结法，即固体粉末在高温环境各自分子扩散形成陶瓷化学结
陶瓷实验报告
佳木斯大学 综合实验报告 实验题目：陶瓷综合实验 学院：材料科学与工程学院专业：无机非金属材料指导教师：刘文斌职称：高级工程师 学生姓名：周莹莹学号：12089940216 2015 年 07 月 05 日
第一部分开题报告 实验名称：陶瓷综合实验 一．选题依据： 根据本专业实际和学生就业的需求，以及陶瓷产业的蓬勃发展趋势，设立本实验 二．实验课题现状： 近几年来，由于新兴陶瓷生产国的兴起和发展中国家陶瓷制品产量的大幅度增加，使世界陶瓷的总产量明显上升，国际陶瓷市场呈现出市场需求高档化、艺术化、多元化、个性化、市场销售配套化等特点。 根据应用的不同，全球陶瓷市场可细分为日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷及艺术陶瓷等领域。其中，日用陶瓷作为人们日常生活中不可替代的生活用品，相比塑料、金属等日用品具有安全、卫生、易于洗涤、热稳定性好等优点，其增长远高于陶瓷行业整体水平。近年来，世界日用陶瓷的总产量呈逐渐上升趋势，国际日用陶瓷主要产地分布在亚洲和欧洲，其中亚洲地区是世界日用陶瓷的第一大产区。我国日用陶瓷的产量连续十几年位居世界第一，2012 年我国日用陶瓷占世界总产量的62%以上。 陶瓷是我国对人类文明的巨大贡献之一。近十来年，随着改革的深入，特别是民营企业逐步崛起，我国量产化陶瓷又回升到迅速发展的阶段，并保持较高增长率。虽然我国已经成为世界上最大的陶瓷生产国和出口国，但目前我国陶瓷行业仍存在整体档次偏低的问题：一是技术及装备未达到世界最先进水平，二是过去很长一段时间内中国陶瓷产业发展缺乏在国际市场树立品牌的意识。民族品牌的建设是陶瓷行业未来发展的一个重点。 2012 年，全国日用陶瓷总产值940 亿人民币，总产量330 亿件，占世界总产量的62%以上；出口总额70.02 亿美元，进口总额2.8 亿美元，占世界日用陶瓷贸易总额的30%左右。2013 年全国日用陶瓷总产量375 亿件。 此外，近年来陶瓷酒瓶因其具有不透光性、导热慢等特质能够很好地保持酒质，同时能凸显艺术、文化和收藏价值受到越来越多白酒厂商的青睐。 三．实验目的与意义，预期达到的目标： 1.通过本次实验使学生充分了解陶瓷的制造过程。 2.通过实验培养学生的合作精神和动手能力。 3.通过实验做到理论联系实际，深化对所学专业知识的理解。 4.总结实验经验，指导实际工作。 四．实验主要内容： 1、对黏土化学成分及含量的分析 2、对黏土、长石、高岭土性能的分析 3、对陶瓷原料的配制、混料、练泥、陈腐、成型； 4、对成型作品进行烧成 五．实验进度预期 2015-6-20---2015-6-26 完成实验资料的搜集整理，生料配比计算，制定升温制度。 2015-6-27---2015-7-1 分组进行坯料烧结，得到陶瓷。 2015-7-2----2015-7-5 完成力学性能检测，完成实验报告。 六．本组成员及分工 周莹莹资料实验报告 李勇试样制备 苏浩杰烧结
氧化铝陶瓷的制备实验指导书
结构陶瓷的制备通常由所需起始物料的细粉，加入一定的结合剂，根据合适的配比混合后，选择适当的成型方法，制成坯体。坯体经干燥处理后，进行烧结而得到。坯体经烧结后，宏观上的反映为坯体有一定程度的收缩，强度增大，体积密度上升，气孔率下降，物理性能得到提高。 实验目的： 1.选用氧化铝粉体，通过干法成型，制备氧化铝陶瓷。 2.选用合适的烧结助剂，促进氧化铝陶瓷的烧结，加深对陶瓷烧结的理解。 3.熟悉陶瓷常用物理性能的测试方法 实验原理： 氧化物粉体经成型后得到的生坯，颗粒间只有点接触，强度很很低，但通过烧结，虽在烧结时既无外力又无化学反应，但能使点接触的颗粒紧密结成坚硬而强度很高的瓷体，其驱动力为粉体具有较高的表面能。但纯氧化铝陶瓷的烧结需要的温度很高，为在较低的温度下完成烧结，需要向体系中加入一定的助烧剂，使其能在相对较低的温度下出现液相而实现液相烧结。 本实验中，采用向氧化铝粉体中加入适量的二氧化硅粉体以促进烧结，而达到氧化铝陶瓷烧结的目的。 实验仪器： 天平、烧杯、压力机、模具、游标卡尺、电炉等 实验步骤： 1.配料。将氧化铝、氧化锆粉体按80：20的质量比例混合均匀，并外加入 5%的水起结合作用。 2.制样。称取适量混合好的粉体，倒入模具内，压制成型。并量尺寸，计算 生坯的体积密度。 3.干燥。将成型好的生坯充分干燥。 4.烧结。将干燥后的生坯置于电炉内，在1600℃的条件下保温3小时。 5.检测。测量烧后试样的尺寸，计算其体积密度。计算烧结前后线变化率。
1.实验目的 2.实验仪器 3.实验数据记录及数据处理 起始物料的配比；结合剂的加入量；烧结前后试样的体积密度及质量变化；烧结前后的线变化率。 4.思考题： 1）助烧剂的作用机理是什么？ 2）常用体积密度的测试方法有哪几种？
压电陶瓷测量原理
压电陶瓷及其测量原理 近年来,压电陶瓷得研究发展迅速,取得一系列重大成果,应用范围不断扩大,已深入到国民经济与尖端技术得各个方面中,成为不可或缺得现代化工业材料之一。由于压电材料得各向异性,每一项性能参数在不同得方向所表现出得数值不同,这就使得压电陶瓷材料得性能参数比一般各向同性得介质材料多得多。同时,压电陶瓷得众多得性能参数也就是它广泛应用得重要基础。 (一)压电陶瓷得主要性能及参数 (1)压电效应与压电陶瓷 在没有对称中心得晶体上施加压力、张力或切向力时,则发生与应力成比例得介质极化,同时在晶体两端将出现正负电荷,这一现象称为正压电效应;反之,在晶体上施加电场时,则将产生与电场强度成比例得变形或机械应力,这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体就是否出现压电效应由构成晶体得原子与离子得排列方式,即晶体得对称性所决定。在声波测井仪器中,发射探头利用得就是正压电效应,接收探头利用得就是逆压电效应。 （2）压电陶瓷得主要参数 1、介质损耗 介质损耗就是包括压电陶瓷在内得任何电介质得重要品质指标之一。在交变电场下,电介质所积蓄得电荷有两种分量:一种就是有功部分(同相),由电导过程所引起;另一种为无功部分(异相),由介质弛豫过程所引起。介质损耗就是异相分量与同相分量得比值,如图1 所示,为同相分量,为异相分量,与总电流I 得夹角为,其正切值为其中ω为交变电场得角频率,R 为损耗电阻,C 为介质电容。
图1 交流电路中电压电流矢量图(有损耗时) 2、机械品质因数 机械品质因数就是描述压电陶瓷在机械振动时,材料内部能量消耗程度得一个参数,它也就是衡量压电陶瓷材料性能得一个重要参数。机械品质因数越大,能量得损耗越小。产生能量损耗得原因在于材料得内部摩擦。机械品质因数得定义为: 机械品质因数可根据等效电路计算而得 式中为等效电阻(Ω), 为串联谐振角频率(Hz), 为振子谐振时得等效电容(F),为振子谐振时得等效电感。与其它参数之间得关系将在后续详细推导。 不同得压电器件对压电陶瓷材料得值得要求不同,在大多数得场合下(包括声波测井得压电陶瓷探头),压电陶瓷器件要求压电陶瓷得值要高。 3、压电常数 压电陶瓷具有压电性,即在其外部施加应力时能产生额外得电荷。其产生得电荷与施加得应力成比例,对于压力与张力来说,其符号就是相反得,电位移D(单位面积得电荷)与应力得关系表达式为: 式中Q 为产生得电荷(C),A 为电极得面积(m2),d 为压电应变常数(C/N)。在逆压电效应中,施加电场 E 时将成比例地产生应变S,所产生得应变S 就是膨胀还就是收缩,取决于样品得极化方向。 S=dE 两式中得压电应变常数d 在数值上就是相同得,即 另一个常用得压电常数就是压电电压常数g,它表示应力与所产生得电场得关系,或应变与所引起得电位移得关系。常数g 与 d 之间有如下关系: 式中为介电系数。在声波测井仪器中,压电换能器希望具有较高得压电应变常数与压电电压常数,以便能发射较大能量得声波并且具有较高得接受灵敏度。 4、机电耦合系数 当用机械能加压或者充电得方法把能量加到压电材料上时,由于压电效应与逆压电效应,机械能(或电能)中得一部分要转换成电能(或机械能)。这种转换得强弱用机电耦合系数k 来表示,它就是一个量纲为一得量。机电耦合系数就是综合反映压电材料性能得参数,它表示压
实验十二 压电陶瓷压电性能测定
实验十二压电陶瓷压电性能测定 实验名称：压电陶瓷压电性能测定 实验项目性质：普通实验 所涉及课程：电子材料 计划学时：2学时 一、实验目的 1.了解压电常数的概念和意义； 2.掌握压电陶瓷压电常数的测定方法。 3.学会操作ZJ-3AN型准静态d33测量仪。 二、实验内容 1. 实验老师介绍使用压电常数测量仪测试d33的原理与步骤； 2. 测试压电陶瓷的压电常数。 三、实验（设计）仪器设备和材料清单 ZJ-3AN型准静态d33测量仪、压电陶瓷晶片等。 四、实验原理 压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，是一种具有压电效应的材料。 当在某一特定方向对晶体施加应力时，在与应力垂直方向两端表面能出现数量相等、符号相反的束缚电荷，这一现象被称为“正压电效应”。 逆压电效应：当一块具有压电效应的晶体置于外电场中，由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移，导致晶体形变，形变量与电场强度成正比。 压电常数是反映力学量（应力或应变）与电学量（电位移或电场）间相互耦合的线性响应系数。通常用d ij 表示，下标中第一个数字代表电场方向或电极面的垂直方向，第二个数字代表应力或应变方向。 五、实验步骤 （1）用两根多芯电缆把测量头和仪器本体连接好，接通电源。 （2）把Φ20尼龙片插入测量头的上下探头之间，调节手轮，使尼龙片刚好压住为止。（3）把仪器后面板上的“显示选择”开关置于“d33”一侧，此时面板右上方绿灯亮。（4）把仪器后面板上的“量程选择”开关置于“×1”档。 （5）按下“快速模式”，仪器通电预热10分钟后，调节“调零”旋钮使面板表指示在“0”与“-0”之间跳动。调零即完成，撤掉尼龙片开始测量。 （6）依次接入待测元件，表头显示d33结果及正负极性，记录。 （7）取三次测量的平均值。 六、实验报告要求
压电陶瓷实验报告
压电陶瓷微位移性能测量实验报告 一、实验目的： 1、了解压电陶瓷的性能参数； 2、了解电容测微仪的工作原理，掌握电容测微仪的标定方法； 3、掌握压电陶瓷微位移测量方法； 二、实验仪器： 电容测微仪一台：型号JDC-2000测微台架一台：型号BCT－5C，斜度1:50直流调压器一台：电压量程（0～300V）标定平铁板一块压电陶瓷管一根 三、实验原理： （一）利用测微台架标定电容测微仪 在测微台架的台架上放置一金属平板，将电容测微仪探头用测微台架夹紧，使探头的端面与平板平行，见图1，移动测微台架的旋钮，分别读出测微仪移动示值和电容测微仪的示值。这样得到一组数据即可对电容测微仪进行标定。 图1 电容侧微仪标定原理图 （二）用标定后的电容测微仪测量压电陶瓷管的线性度 在电容测微仪的线性区（对应机械标定仪的某个位置），通过可调直流电源按一定间隔改变直流电压（见图2），分别对压电陶瓷加压，使之分别产生轴向变形（见图3）和弯曲变形（见图4），从而得到压电陶瓷的伸长与偏转量与施加其上的电压的关系。
图2 可调高压电源图3 测压电陶瓷轴向伸缩图4测压电陶瓷侧向弯曲 四、实验步骤 （一）标定电容测微仪的线性度 １、实验前，了解实验原理及其实验注意事项，并检查实验仪器是否齐全。 ２、使用仪器前，将传感器端面与被测物（标定平铁板）表面用汽油认真清洗干净，以清洗掉杂质及灰尘微粒；而后将电源线和传感器与电缆分别连接好并拧紧。 ３、将标定平铁板安放在测微台架的台架上，而后用夹具将电容传感器探头夹紧，接着上下调整探头使探头与标定平铁板距离接近测量区。 ４、为便于进行数据分析，可将测微台架示值调至某一合适值，并将电容测微仪示值调零，而后进行实验；实验采用一人细调（等间距）测微台架，另一人记录的方式，为了标定线性区，测定线性误差，调值采用先等间距调至140μm，再等间距调回的方法。（为了节约时间，调值范围为0～140μm，调值间距为5μm，共计读29个数。）５、实验完成后，调整测微台架使探头远离标定平板到合适位置，取下标定平板（并估算找出电容测微仪的线性工作区，我们找的较为好的线性工作区是0～100μm）以进行压电陶瓷的性能及其微位移测量的实验。 （二）、压电陶瓷加电时的性能及其微位移测量 测压电陶瓷轴向伸缩： １、将压电陶瓷的中线（Z）接至变压器的U+端，两边的两个接线头均接至变压器的地接口端（GND）。 ２、将压电陶瓷小心垂直轻放在测微台架的台架上（如图3），并将探头靠近压电陶瓷至电容测微仪线性工作区（注：应先粗调而后细调以使电容测微仪示值在6～94μm以内，
压电陶瓷参数整理
压电材料的主要性能参数 （1） 介电常数ε 介电常数是反映材料的介电性质，或极化性质的，通常用ε来表示。不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。 介电常数ε与元件的电容C ，电极面积A 和电极间距离t 之间的关系为 ε=C ·t/A 式中C ——电容器电容；A ——电容器极板面积；t ——电容器电极间距 当电容器极板距离和面积一定时，介电常数ε越大，电容C 也就越大，即电容器所存储电量就越多。由于所需的检测频率较低，所以ε应大一些。因为ε大，C 就相应大，电容器充放电时间长，频率就相应低。 (2)压电应变常数 压电应变常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小： 31(/)t d m V U = 式中 U ——施加在压电晶片两面的压电； △t ——晶片在厚度方向的变形。 压电应变常数33d 是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数。其值大，发射性能好，发射灵敏度越高。 （3）压电电压常数33g 压电电压常数表示作用在压电晶体上单位应力所产生的压电梯度大小： 31(m/N)P U g V P =? 式中 P ——施加在压电晶片两面的应力； P U —— 晶片表面产生的电压梯度，即电压U 与晶片厚度t 之比，P U =U/t 。 压电电压常数33g 是衡量压电晶体材料接收性能的重要参数。其值大，接收性能好，接收灵敏度高。 （4）机械品质因数 机械品质因数也是衡量压电陶瓷的一个重要参数。它表示在振动转换时材料内部能量消耗的程度。产生损耗的原因在于内摩擦。
m E E θ=储损 m θ值对分辨力有较大的影响。机械品质因数越大，能量的损耗越小，晶片持 续振动时间长，脉冲宽度大，分辨率低。 （5）频率常数 由驻波理论可知，压电晶片在高频电脉冲激励下产生共振的条件是: 0 22L L C t f λ== 式中 t ——晶片厚度；L λ——晶片中纵波波长；L C ——晶片中纵波的波速； 0f ——晶片固有频率。 则： 02 L t C N tf == 这说明压电片的厚度与固有频率的乘积是一个常数，这个常数叫做频率常数。因此，同样的材料，制作高频探头时，晶片厚度较小；制作低频探头时，晶片厚度较大。 （6）机电耦合系数K 机电耦合系数K 是综合反映压电材料性能的参数，它表示压电材料的机械能与电能之间的耦合效应。机电耦合系数可定义为 K =转换的能量输入的能力 探头晶片振动时，同时产生厚度方向和径向两个方向的伸缩变形，因此机电耦合系数分为厚度方向t K 和和径向p K 。t K 大，检测灵敏度高；p K 大，低频谐振波增多，发射脉冲变宽，导致分辨率降低，盲区增大。 （7）居里温度C T 压电材料与磁性材料一样，其压电效应与温度有关。它只能在一定的温度范围内产生，超过一定温度，压电效应就会消失。使压电材料的压电效应消失的温度称为压电材料的居里温度，用C T 表示。 探头对晶片的一般要求： （1） 机电耦合系数K 较大，以便获得较高的转换效率。
陶瓷实验报告
华南师范大学实验报告 专业：材料化学课程名称：无机非金属材料实验 指导老师：实验项目：陶瓷的制备实验 一、实验目的 1.掌握陶瓷配料方案的确定方法，确定陶瓷的配料方案； 2.确定陶瓷坯料配方，并且掌握陶瓷坯料的计算方法； 3.掌握陶瓷坯料制备的步骤及成型方法； 4.掌握陶瓷釉料配方的确定和釉料配方的计算； 5.根据陶瓷制备的原理、工艺方法制备出陶瓷样品，并且根据陶瓷样品表现分析其原因。 二、实验原理 本次实验选择制备长石质瓷，长石质瓷属于长石-石英-高岭土为主的三组分配料。一般的烧成温度范围在1250℃-1350℃，满足实验室的熔炉要求（≦1400℃）。 一般长石质瓷的组成范围为：
通过上述工艺要求确定陶瓷坯料的配方，为了改善陶瓷的外观及性能，同时还会适当的加入其他陶瓷坯料的配料成分。 陶瓷坯体成型以后，往往还要在其表面制备一层釉层。一般的说，釉层基本上就是一种硅酸盐玻璃。釉的作用在于改善陶瓷制品的表面性能，使制品表面光滑，对液体和气体具有不透过性，不易沾污；其次，可提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定性和热稳定性。因此，釉的配方主要通过硅酸盐玻璃的配方确定，前面的玻璃实验中已经确定。 三、实验样品与器材 根据实验原理，由于实验室的熔炉的最高温度为1400摄氏度。而长石质瓷的一般烧成温度在1250-1350℃。因此符合实验室要求。而长石质瓷组成范围在直线ME附近的两侧。所以选取了如图所示的点SiO2-K2O-Al2O3(60%-15%-25%). 再对此点进行修正： 由于K2O、Na2O的含量过高会使陶瓷的热稳定性大大降低，因此其含量一般不高于5%。修正SiO2含量为68%、K2O、Na2O总的含量为5.5%。此外Al2O3含量过高会使烧成温度升高。因此其含量不可过高，将其改为20%。 少量加入其他氧化物如Fe2O3、BaO、CaO、MgO SiO2Fe2O3BaO MgO Al2O3K2O Na2O合计68% 0.20% 0.40% 0.20% 20% 4.0% 1.5% 94.3% 根据实验室具有的实验药品： 高岭土（Al2O3·2SiO2·2H20）Na2CO3 石英（SiO2）BaO 碱式Mg2O3（4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O）Fe2O3 K2CO3 确定坯料中各矿物或化学原料的组成：
陶瓷材料的热压烧结实验
陶瓷材料的热压烧结实验 一、实验目的 1．掌握热压烧结的基本原理和特点以及热压烧结适用的范围； 2．了解热压炉的基本构造； 3．掌握热压炉的基本操作要领； 4．了解影响热压烧结的主要因素。 二、实验原理 热压烧结是区别于常规烧结的特种烧结方法之一，它是在陶瓷或金属粉体加热的同时施加压力。装在耐高温的磨具中的粉体颗粒在压力和温度的双重作用下，逐步靠拢、滑移、变形并依靠各种传质机制（如蒸发凝聚、扩散、粘塑性流动、溶解沉淀，视组分不同而以不同的机制为主），完成致密化过程，形成外部轮廓与模腔形状一致的致密烧结体。因此，热压烧结可将压制成型和烧结一并完成。由于在高温下持续有压力的作用，扩散距离缩短，塑性流动过程加快，并影响到其他传质过程的加速，热压烧结致密化的温度（烧结温度）要比常规烧结低150~200℃，保温时间也短的多（有时仅需20~30min）。与常规烧结相比，热压烧结体的气孔率低，相对密度高；烧结温度低、保温时间短，晶粒不易长大，所以热压烧结体的力学性能高。 原则上，凡能用常规烧结的陶瓷材料或金属材料均可用热压烧结来获得更为致密的坯体，但热压烧结更适用于一些用常规方法难以烧结致密的材料，如各种非氧化物陶瓷、难熔金属、金属-无机复合材料等。热压烧结的主要优点在于：成型压力小，烧结温度低，烧结时间短，制品密度高、晶粒细小。存在的缺点是：制品形状简单、表面较粗糙，尺寸精度低，一般需后续清理和机械加工，单件生产、效率低，对模具材料要求高，耗费大。 三、热压炉的基本结构 热压炉的基本构造可分为两部分：一为炉体和加热系统，一为加压系统。炉体通常为圆柱形双层壳体，用耐热性好的合金钢制成，夹层内通冷却水对炉壁、底、盖进行冷却，以保护炉体金属；加热常用高纯石墨的电阻发热，由于石墨电阻小，需用变压器以低电压、大电流加在石墨发热元件上；在发热元件与炉体之间，设置有隔热层，以防止炉内的高温散失，同时也保护炉体；为防止石墨氧化，热压时必须在真空或非氧化气氛下进行，所以，炉体需具有很好的密封性，符合真空系统要求，并带有机械真空泵、扩散泵。根据烧结的材料不同，也可通入惰性气体（如氩气）或氮气、氢气等；温度通过控制电压、电流来改变加于发热元
大学物理实验-介电常数的测量
大学物理实验-介电常数的测量
介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较 法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样 品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为样 品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有
s x C C =。 另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若s x R R ≈，则有 s x C C =。 二、比较法 当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到 X S V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误 差。比较法的参考电路如图3所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（s x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x 即可求得C x ：X S s x V V C C /?=。 三、谐振法 谐振法测量电容的原理图见图4，由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容C x 组成振荡电路，改变信号 源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： L f C X 2241 π= （2）。式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。为减小 误差，这时可采用谐振替代法来解决。 谐振替代法参考电路如图5所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时s x C C =。