专业实验(材料物理)-中文版
材料物理专题实验报告
材料物理专题实验报告实验名称：金属材料熔点的测定实验实验目的：1. 了解金属材料熔点的概念及其在材料物理中的重要性；2. 学习使用差热分析仪测定金属材料的熔点；3. 熟悉实验操作过程，培养实验操作能力。
实验仪器与材料：1. 差热分析仪；2. 金属样品（选取锡作为实验样品）；3. 热电偶。
实验原理：差热分析仪是一种常用的研究材料热性能的仪器。
通过在一定温度范围内以一定速率加热材料，同时测量被测材料与选定参照材料之间的温度差，就可以获得被测材料的热物性参数。
实验步骤：1. 将差热分析仪预热至设定的温度；2. 将锡样品放置在差热分析仪的热台上，并确保样品与热台充分接触；3. 打开差热分析仪，并开始加热样品；4. 同时，将热电偶探头插入样品中心，并将另一端接入差热分析仪的温度测量系统；5. 在加热样品的过程中，观察温度曲线的变化情况，并记录下温度与时间的数据；6. 当样品开始熔化时，温度曲线将呈现明显的变化，记录下熔点的温度值；7. 完成记录后，关闭差热分析仪，将设备恢复到初始状态。
实验结果与分析：在实验过程中，记录了锡样品的熔点温度。
经过多次实验测定，得到的熔点温度平均值为231.5℃。
在温度曲线中，可以明显观察到当样品开始熔化时，温度曲线出现了明显的变化。
实验讨论：通过本实验的实验操作，成功测定了锡样品的熔点温度。
然而，实验过程中也存在一些误差。
其中，温度测量系统的精度和热电偶的位置对测量结果的准确性有一定影响。
此外，样品表面与热台之间的接触情况也会影响实验结果。
因此，在进行实验时，需要保证实验条件的准确性和稳定性，以提高实验结果的可靠性。
实验总结：本实验通过使用差热分析仪测定金属材料的熔点，了解了差热分析仪的原理和操作方法。
通过实验过程中的记录和观察，成功测定了锡样品的熔点温度，并对差热分析仪的使用有了更深入的了解。
同时，也发现了实验中存在的一些误差和影响因素，对今后的实验操作提供了一定的参考和改进方向。
材料物理综合实验报告
实验名称：材料物理综合实验实验日期：2023年3月15日实验地点：材料科学与工程学院实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 熟悉材料物理实验的基本操作和实验方法。
2. 掌握材料物理实验数据的处理和分析方法。
3. 培养实验者的动手能力和科学思维。
二、实验原理材料物理实验是研究材料性能、结构、制备及其相互关系的重要手段。
本实验主要涉及以下内容：1. 材料力学性能测试：通过拉伸、压缩、弯曲等实验，测定材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学性能。
2. 材料热性能测试：通过热膨胀、热导率等实验，测定材料的热膨胀系数、热导率等热性能。
3. 材料电性能测试：通过电阻率、介电常数等实验，测定材料的电阻率、介电常数等电性能。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：万能材料试验机、高温炉、低温箱、电阻率测试仪、介电常数测试仪等。
2. 试剂：实验所需的各种材料试样。
四、实验步骤1. 材料力学性能测试（1）将材料试样固定在万能材料试验机上。
（2）调整试验机参数，进行拉伸、压缩、弯曲实验。
（3）记录实验数据，分析材料的力学性能。
2. 材料热性能测试（1）将材料试样放入高温炉中加热至一定温度。
（2）记录材料的热膨胀系数。
（3）将材料试样放入低温箱中冷却至一定温度。
（4）记录材料的热导率。
3. 材料电性能测试（1）将材料试样放入电阻率测试仪中。
（2）记录材料的电阻率。
（3）将材料试样放入介电常数测试仪中。
（4）记录材料的介电常数。
五、实验数据与结果分析1. 材料力学性能测试结果（1）弹性模量：E = 2.1×10^5 MPa（2）屈服强度：σs = 400 MPa（3）抗拉强度：σb = 600 MPa2. 材料热性能测试结果（1）热膨胀系数：α = 1.2×10^-5 /℃（2）热导率：λ = 0.2 W/(m·K)3. 材料电性能测试结果（1）电阻率：ρ = 1×10^5 Ω·m（2）介电常数：ε = 4六、实验结论1. 本实验通过力学性能、热性能和电性能测试，获得了材料的各项性能指标。
材料物理专题实验报告
一、实验目的1. 研究不同材料的物理性质。
2. 掌握材料物理实验的基本方法和技能。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理材料物理实验涉及材料的力学性能、热学性能、电学性能等多个方面。
本实验主要研究材料的力学性能，包括弹性模量、硬度、断裂伸长率等。
实验原理基于材料力学和固体物理学的基本理论。
三、实验材料与设备1. 实验材料：钢、铜、铝、塑料等不同材料样品。
2. 实验设备：万能材料试验机、硬度计、拉伸试验机、高温炉、电热鼓风干燥箱等。
四、实验步骤1. 弹性模量测试a. 将材料样品固定在万能材料试验机上。
b. 按照规定的拉伸速度对材料样品进行拉伸。
c. 记录样品的应力-应变曲线。
d. 通过应力-应变曲线计算弹性模量。
2. 硬度测试a. 使用硬度计对材料样品进行硬度测试。
b. 根据测试结果，计算材料样品的硬度值。
3. 断裂伸长率测试a. 将材料样品固定在拉伸试验机上。
b. 按照规定的拉伸速度对材料样品进行拉伸。
c. 记录样品的断裂伸长率。
4. 热学性能测试a. 将材料样品放入高温炉中，按照规定温度和时间进行加热。
b. 测试材料样品的导热系数、热膨胀系数等热学性能。
5. 电学性能测试a. 使用电学测试仪器对材料样品进行电学性能测试。
b. 测试材料样品的电阻率、导电率等电学性能。
五、实验结果与分析1. 弹性模量测试结果通过实验，得到不同材料的弹性模量如下：| 材料名称 | 弹性模量（GPa） || -------- | -------------- || 钢 | 200 || 铜 | 120 || 铝 | 70 || 塑料 | 2 |分析：钢的弹性模量最大，其次是铜、铝，塑料的弹性模量最小。
这表明钢的刚度最大，而塑料的刚度最小。
2. 硬度测试结果通过实验，得到不同材料的硬度值如下：| 材料名称 | 硬度（HB） || -------- | ---------- || 钢 | 260 || 铜 | 80 || 铝 | 60 || 塑料 | 20 |分析：钢的硬度最大，其次是铜、铝，塑料的硬度最小。
(完整word版)材料物理性能 实验五材料介电常数测定
材料介电常数的测定一、目的意义介电特性是电介质材料极其重要的性质。
在实际应用中，电介质材料的介电系数和介电损耗是非常重要的参数。
例如，制造电容器的材料要求介电系数尽量大而介电损耗尽量小。
相反地，制造仪表绝缘机构和其他绝缘器件的材料则要求介电系数和介电损耗都尽量小。
而在某些特殊情况下，则要求材料的介质损耗较大。
所以，研究材料的介电性质具有重要的实际意义。
本实验的目的：①探讨介质极化与介电系数、介电损耗的关系； ②了解高频Q 表的工作原理;③掌握室温下用高频Q 表测定材料的介电系数和介电损耗角正切值。
二、基本原理2。
1材料的介电系数按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同性的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。
当固体电介质置于电场中后,固有偶极子和感应偶极子会沿电场方向排列,结果使电介质表面产生等量异号的电荷，即整个介质显示出一定的极性,这个过程称为极化。
极化过程可分为位移极化、转向极化、空间电荷极化以及热离子极化.对于不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
（1）材料的相对介电系数ε 介电系数是电介质的一个重要性能指标。
在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电系数。
此外,由于介电系数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式.所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究还可以推断绝缘材料的分子结构。
介电系数的一般定义为:电容器两极板间充满均匀绝缘介质后的电容，与不存在介质时(即真空)的电容相比所增加的倍数。
其数学表达式为 0a x C C ε= （1) 式中 x C ——两极板充满介质时的电容； 0a C —-两极板为真空时的电容；ε——电容量增加的倍数，即相对介电常数.从电容等于极板间提高单位电压所需的电量这一概念出发,相对介电常数可理解为表征电容器储能能力程度的物理量。
从极化的观点来看，相对介电常数也是表征介质在外电场作用下极化程度的物理量。
材料物理实验报告【范本模板】
实验四利用Material Studio研究晶体材料性能姓名：张思岩班级:材料物理1303学号:1309050302 日期：2016.3.29一、实验目的1、了解Material Studio(MS）软件中有关固体材料科学设计各个模块功能；2、掌握在MS软件Materials Visualizer 子模块中创建晶体结构模型；3、掌握在MS 材料计算软件中研究晶体材料性质的方法;4、掌握查看和分析晶体材料属性的方法.5、分析AlAs晶体的晶格常数、态密度、能带图等性质。
二、实验原理及方法Materials Studio 软件中的Materials Visualizer 子模块可用于构建晶体模型。
Materials Visualizer 子模块可给出晶体结构的直观模型，并可以分析出晶体的晶格参数、空间群、原子坐标的数据。
1、关于CASTAPCASTAP是特别为固体材料学而设计的一个现代的量子力学基本程序，其使用了密度泛函（DFT）平面波赝势方法,进行第一原理量子力学计算,以探索如半导体，陶瓷，金属,矿物和沸石等材料的晶体和表面性质。
计算：允许选择计算选项（如基集，交换关联势和收敛判据），作业控制和文档控制。
分析：允许处理和演示CASTAP计算结果。
这一工具提供加速整体直观化以及键结构图,态密度图形和光学性质图形。
2、CASTAP的任务CASTAP计算中有很多运行步骤,可分为如下几组:结构定义:必须规定包含所感兴趣结构的周期性的3D模型文件，有大量方法规定一种结构：可使用构建晶体(Build Crystal)或构建真空板(Build Vacuum Stab）来构建,也可从已经存在的的结构文档中引入,还可修正已存在的结构。
计算设置：合适的3D模型文件一旦确定，必须选择计算类型和相关参数。
结果分析:计算完成后,相关于CASTAP作业的文档返回用户,在项目面板适当位置显示。
这些文档的一些进一步处理要求获得可观察量如光学性质。
材料物理专业实验报告
实验名称：材料物理性能测试实验日期：2023年4月10日实验地点：材料物理实验室实验目的：1. 研究不同材料在力学性能方面的差异。
2. 学习并掌握材料力学性能测试的基本方法。
3. 分析实验数据，得出材料的力学性能规律。
实验仪器：1. 万能材料试验机2. 量具：钢直尺、游标卡尺3. 计算器4. 记录本实验材料：1. 钢材（Q235）2. 铝合金（6061）3. 塑料（聚丙烯）4. 纤维材料（碳纤维）实验原理：本实验采用静态拉伸法测试材料的弹性模量、屈服强度和抗拉强度等力学性能。
通过拉伸实验，测量材料在受力过程中的应变和应力，进而计算出弹性模量、屈服强度和抗拉强度等指标。
实验步骤：1. 准备实验材料：将钢材、铝合金、塑料和纤维材料分别切割成标准试样。
2. 测量试样尺寸：使用游标卡尺测量试样长度、宽度和厚度，记录数据。
3. 安装试样：将试样固定在万能材料试验机上，确保试样中心线与试验机拉伸轴对齐。
4. 进行拉伸实验：启动万能材料试验机，缓慢拉伸试样，直至试样断裂。
5. 记录实验数据：在拉伸过程中，记录应力、应变等数据。
6. 分析实验数据：根据实验数据，计算弹性模量、屈服强度和抗拉强度等指标。
实验结果与分析：1. 弹性模量：通过实验数据计算得出，不同材料的弹性模量存在差异。
钢材的弹性模量最高，铝合金次之，塑料和纤维材料的弹性模量相对较低。
2. 屈服强度：实验结果显示，钢材的屈服强度最高，铝合金次之，塑料和纤维材料的屈服强度相对较低。
3. 抗拉强度：实验结果显示，钢材的抗拉强度最高，铝合金次之，塑料和纤维材料的抗拉强度相对较低。
结论：1. 钢材在力学性能方面表现最佳，具有良好的弹性和强度。
2. 铝合金具有较好的力学性能，但比钢材略逊一筹。
3. 塑料和纤维材料在力学性能方面相对较差，但在某些特定领域具有独特优势。
注意事项：1. 实验过程中，确保试样安装正确，避免因安装不当导致实验数据误差。
2. 在拉伸实验过程中，注意观察试样状态，防止试样断裂时发生意外。
材料物理的实验报告
实验名称：材料物理性能测试实验目的：1. 了解材料的物理性能测试方法及原理。
2. 掌握材料物理性能测试仪器的使用方法。
3. 通过实验，对材料的物理性能进行测试和分析。
实验时间：2023年11月15日实验地点：材料物理实验室实验仪器：1. 材料物理性能测试仪2. 样品夹具3. 计算器4. 笔记本实验材料：1. 样品：碳纤维增强塑料、铝合金、钢2. 标准试验方法：ISO标准实验步骤：1. 样品制备：将三种材料样品切割成标准尺寸，确保样品表面平整、光滑。
2. 样品安装：将样品依次安装到材料物理性能测试仪的样品夹具中。
3. 测试：按照ISO标准，对三种材料的物理性能进行测试，包括抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度等指标。
4. 数据记录：将测试结果记录在实验报告中。
实验结果：1. 碳纤维增强塑料的物理性能测试结果如下：- 抗拉强度：700MPa- 屈服强度：630MPa- 伸长率：3.5%- 硬度：HRC 602. 铝合金的物理性能测试结果如下：- 抗拉强度：280MPa- 屈服强度：250MPa- 伸长率：5%- 硬度：HRC 303. 钢的物理性能测试结果如下：- 抗拉强度：500MPa- 屈服强度：460MPa- 伸长率：10%- 硬度：HRC 45实验分析：1. 从实验结果可以看出，碳纤维增强塑料的抗拉强度、屈服强度和硬度均高于铝合金和钢，说明碳纤维增强塑料具有较高的力学性能。
2. 铝合金的伸长率高于钢，说明铝合金具有良好的塑性变形能力。
3. 通过实验，验证了ISO标准在材料物理性能测试中的可靠性。
实验结论：1. 本实验通过材料物理性能测试，对碳纤维增强塑料、铝合金和钢的物理性能进行了比较和分析。
2. 实验结果表明，碳纤维增强塑料具有较高的力学性能，铝合金具有良好的塑性变形能力。
3. 本实验验证了ISO标准在材料物理性能测试中的可靠性，为材料性能评价提供了依据。
实验注意事项：1. 在实验过程中，确保样品表面平整、光滑，避免影响测试结果。
材料物理性综合实验教学大纲
材料物理性综合实验教学大纲第一部分一、课程名称中文实验课程名称：材料物理性能综合实验英文实验课程名称：Properties of Material Physics二、课程编码和性质课程编码：课程性质（必修/选修）：必修三、学时与学分教学学时：28学分：2四、先修课程先修课程：大学物理，材料科学基础五、课程教学目的为材材料科学与工程专业的本科生提供强有力的材料物理性能实验支持，以“材料物理实验方法、材料物理量测量、材料物理性能和规律的研究”为主线，突出“性能测量、性能分析、性能研究”的训练为本实验课程的目的。
使学生掌握主要材料物理性能的构成、测试和分析的方法，熟悉常用测试手段与装臵的应用，提高学生分析问题和解决问题的能力，以及设计和创新的能力，将理论与实践紧密的结合起来、为将来进一步的科学研究和工程应用打下基础。
六、适用学科及专业材料科学与工程七、基本教学内容与学时安排第一章材料的物理性能与现代科学技术3学时1.1 材料物理性能在现代科技的作用1.2 复合材料制造中的工艺和模拟问题1.3 纳米技术的研究与应用1.4 持续塑性变形制备高强材料1.5 钛的物理性能与 MEMS/NEMS1.6 高温封装材料的物理性能第二章热学性能3学时2.1 材料的热学概念2.2 材料的热函和热容2.3 材料的热膨胀2.4 材料的热传导2.5 材料的热电性第三章热学性能的表征方法3学时3.1 材料的热分析及其应用3.2 材料的热膨胀的测量3.3 材料的热膨胀分析与应用3.4 材料热导率的测量3.5热电势的测量和应用第四章电学性能4学时4.1 概念和原理4.2 导体、绝缘体和半导体的能带4.3 金属的导电性4.4 半导体的电学性能4.5 电介质性能4.6 超导电性第五章材料电学性能的表征方法4学时5.1 材料导电性的测量5.2 材料的电阻分析第六章磁学性能4学时6.1 材料的磁学性能与发展6.2 磁性的宏观特征6.3 抗磁性和顺磁性6.4 磁性的物理本质6.5 磁各向异性6.6 磁致伸缩效应和磁弹性能6.7 磁畴结构6.8 技术磁化和反磁化过程6.9 金属与合金的铁磁性6.10 动态磁化特性6.11 射频铁氧体6.12 矩磁铁氧体第七章材料磁学性能的表征方法4学时7.1 铁磁材料静态磁特性的测量7.2 铁磁材料动态磁特性的测量7.3 磁定量相分析第八章光学性能3学时8.1 光学性能概述8.2 光的本性8.3 介质对光的反射和折射8.4 材料对光的吸收和色散8.5 晶体的双折射和二向色性8.6 介质的光散射8.7 材料的光发射8.8 材料的受激辐射和激光八、教材及参考书1、马南钢. 材料的物理性能及其表征方法. 讲义（修订版）.华中科技大学出版社. 2005年.2、陈洪荪. 金属材料物理性能检测读本.北京：冶金工业出版社. 1991年11月第1版.3、陈树川、陈凌冰. 材料物理性能. 上海：上海交通大学出版社. 1999年6月第1版.4、中国金属学会, 中国有色金属学会. 金属材料物理性能手册, 第一册金属物理性能及测试方法. 北京：冶金工业出版社.1987年12月第1版.5、田莳编著. 材料物理性能. 北京：北京航空航天大学出版社.2001年8月第1版.6、王润. 金属材料物理性能. 北京：冶金工业出版社. 1985年11月第1版.7、邱成军王元化王义杰主编. 材料物理性能. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2003年07月第1版。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专业物理实验（材料物理）
课程代码：83070100
课程名称：专业物理实验（材料物理）
英文名称：Specialized Physics Experiments（Materials Physics）
学分：2 开课学期：第10学期
授课对象：应用物理专业本科学生先修课程：材料物理方面的基础课
课程主任：李延辉，实验师，硕士
课程简介：
《专业物理实验（材料物理）》是应用物理学专业学生的一门重要专业实践课。
本课程主要包括若干与材料物理科学紧密结合的实验专题，如薄膜材料的制备和表征，各种电子器件的测试等。
在本课程中，学生会首次接触并操作某些大型科研设备，如磁控溅射仪，椭偏仪，傅里叶红外变换光谱仪等。
本课程所涉及的实验内容具有很强的综合性和专业性，并能够提供给学生了解和使用大型科研设备的机会。
通过本课程的学习，会提高学生的科学研究和实践能力，有利于学生今后的工作和深造。
课程考核：
课程最终成绩=平时成绩*50%+实验报告成绩*50%；
平时成绩由出勤率、实验完成情况决定；
指定教材：
[1]《应用物理专业实验讲义》.空间科学与物理学院,2008.
参考书目：
[1] A. Wagendristel，Y. Wang, An Introduction to Physics and Technology of Thin
Films. London: World Scientific Publishing, 1994
[2] 沈伟东，刘旭，朱勇，邹桐，叶辉，顾赔夫.用透过率测试曲线确定半导体薄膜的光学常
数和厚度.半导体学报.2005，26(2)，335-340
[3] 陆婉珍，袁洪福，徐广通等．现代近红外光谱分析技术．北京：中国石化出版社，2000.
[4] 刘卓健，唐振方，孙汪典, 椭偏测厚仪测量结果的计算机数据处理, 表面科学2003,
(2) ,57-61。