新材料技术概论南京理工大学材料科学与工程系

实验讲义实验名称：材料热膨胀系数测定实验学时：2学时指导教师：江金国一、实验目的了解材料的膨胀曲线对生产的指导意义；掌握示差法测定材料热膨胀系数的原理和方法。利用材料的热膨胀曲线确定材料的特征温度，如玻璃转化温度。二、实验原理热膨胀是指制品在加热过程中的长度变化。其表示方法常分为线膨胀率和线膨胀系数两种。测定时，以一定的升温速度，加热试样到指定的测试温度，测定试样随温度变化而发生的伸长量。线膨胀率是指由室温至试验温度间，样品长度的相对变化率。线膨胀系数是指由室温至试验温度间，每升高1度，样品长度的相对变化率。通过对材料的热膨胀性能的测量，得到材料的热膨胀曲线，从而确定材料的特征温度。α=α石英+ΔL/(L0×ΔT)（1）ΔL——试样从温度T1至T2时的伸长量L0——试样在温度T1时的原长ΔT——温度变化的区间其中α石英=5.8×10-7℃-1三、实验器材WTD-1型热膨胀仪陶瓷试样平面磨床陶瓷试样（标准样和压制样）游标卡尺四、实验步骤样品制备，按试验要求制备直径5mm、长60mm标准试样，并两端磨平（陶瓷试样平面磨床），用游标卡尺精确测量其尺寸；样品装炉，使样品、石英玻璃棒、千分表顶杆处在一条直线上，使千分表顶紧至指针转2-3圈，确定一个初读数；装上热电偶，使其处在样品正上方。接通电源，调整电流，使其按设定的速度（5℃/min）均匀升温。每5℃作为一个数据记录点，记录相应的温度和试样的长度。结果计算，测定样品线膨胀率和线膨胀系数。绘出材料的热膨胀曲线，确定其特征温度。关闭电源。五、数据记录及处理1）数据记录温度伸长温度伸长温度伸长2）绘制曲线以伸长量为纵坐标，温度为横坐标绘制热膨胀曲线。3）结果计算按公式α=α石英+ΔL/(L0×ΔT)计算平均热膨胀系数。六、思考题1）影响材料热膨胀系数的因素主要有哪些？2）从热膨胀曲线可获得哪些有用的信息？实验讲义实验名称：无机材料颗粒度分布实验学时：2学时指导教师：江金国一、实验目的1）了解粉体颗粒度的物理意义及其在科研与生产中的作用；2）掌握颗粒度的测试原理及测试方法；3）熟悉陶瓷材料的制备工艺流程及烧结性能、硬度等测试技术。二、实验原理激光粒度分析法是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ。散射理论和实验结果都告诉我们，散射角θ的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。在不同的角度上利用光电探测器测量散射光的强度，将这些包含粒度分布信息的光信号转换成电信号并传输到电脑中，通过专用软件用Mie散射理论对这些信号进行处理，就可以准确地得到所测试样品的粒度分布。三、实验器材激光粒度分析仪玛瑙研钵/球磨罐球磨机电热磁力搅拌器高温硅钼棒电炉分析天平等四、实验步骤采用甘氨酸-硝酸盐法制备陶瓷氧化物粉体，按既定组成化学计量比称料、配成溶液，加入金属离子总量2倍左右的甘氨酸，快速搅拌，加热至200℃至发生自燃烧反应，燃烧产物在高温炉中900℃煅烧，煅烧产物研磨后即得氧化物粉体。配置金属硝酸盐溶液，加入沉淀及氨水、碳酸钠或络合剂，待形成沉淀物或溶胶后，干燥后选择某一温度煅烧。提交一套翔实的氧化物粉体制备工艺参数，详细记录每一步的实验条件和现象。五、数据记录及处理六、思考题1）粉体的粒径有几种表示方法，颗粒度分布有哪些测试方法？2）粉体的颗粒度分布对陶瓷的烧结性能和力学性能有怎样的影响？