材料性能实验

1、材材 料料 性性 能能 实验实验 实验一实验一 材料的静拉伸实验材料的静拉伸实验 一、实验目的 了解万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操了解万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操 作规程及使用时的注意事项作规程及使用时的注意事项 了解典型材料的拉伸曲线和应力应变曲线了解典型材料的拉伸曲线和应力应变曲线 了解通过应力应变曲线来定义各种性能指标及其意了解通过应力应变曲线来定义各种性能指标及其意 义掌握材料拉伸性能的测试标准和测试方法义掌握材料拉伸性能的测试标准和测试方法 分析材料成分及处理工艺对材料拉伸性能的影响分析材料成分及处理工艺对材料拉伸性能的影响 二、实验设备和材料 万能材料试验机一

2、台、游标卡尺（最小刻度值为 0.01mm）、记号笔等。 45钢（经过不同热处理工艺）：调质，淬火中温 回火，淬火低温回火，正火，退火。 40Cr钢：正火态 15钢：调质，调质（预先留有缺口） 1、试样的准备、试样的准备 a) 了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端 部打上编号。部打上编号。 b) 用游标卡尺测量试样的直径（或边长），计算横用游标卡尺测量试样的直径（或边长），计算横 截面积；截面积； c) 测量试样的标距长度，在试样上标出原始标距，测量试样的标距长度，在试样上标出原始标距， 并将试样标距范围内的部分均分为并将试样标距范围内的部分均分为

3、10等分，轻轻等分，轻轻 打上标点。打上标点。 三实验步骤 2、试验设备的操作、试验设备的操作 本实验中所用的设备和仪器的构造原理和使用方 法，详见实验室中准备的仪器说明书和操作指南。 学生应认真听取教师针对实验所用设备和仪器的 讲解和观摩示范操作，然后再动手做准备工作。 打开电源开关，开启控制柜上的油泵开关。开启电脑， 打开Smart Test软件。 根据试验，选择合适的夹具和附件。 软件中数值清零，输入试样材质，几何尺寸。 关闭回油阀，打开送油阀，根据试样尺寸调节横梁的位 置。 关闭送油阀，夹好试样 软件中，点击开始，开始记录。 打开送油阀，根据电脑屏幕显示的加载速度，调节送油 阀的大小，

4、使加载均匀。 等测试完毕，关闭送油阀。保存数据。 把试样取下，打开回油阀 关闭油泵，关闭电源。 3、测量步骤、测量步骤 I. 将试样夹持于试验机的夹头中，开动试验机， 开始加载实验。 II. 测量试样拉断后的标距L1缩颈处最小直径d1， 并分别计算及。 四实验结果 1、分析材料成分、热处理工艺、预 留缺口对材料拉伸性能的影响。 2、实验心得体会 思 考 题 录像资料 实验二实验二 材料的压缩实验材料的压缩实验 一、实验目的 掌握低碳钢压缩时的屈服应力测定方式。掌握低碳钢压缩时的屈服应力测定方式。 绘制低碳钢的压缩图，认识低碳钢在压缩时绘制低碳钢的压缩图，认识低碳钢在压缩时 的变形特点。的变形特

5、点。 二、实验设备和材料 WDW-300D微机控制电子万能试验机、游 标卡尺、记号笔、低碳钢（15钢） 1.检查试样两端面的光洁度和平行度，并涂上润滑油。检查试样两端面的光洁度和平行度，并涂上润滑油。 用游标卡尺在试样的中间截面相互垂直的方向上各用游标卡尺在试样的中间截面相互垂直的方向上各 测量一次直径，取其平均值作为计算直径。测量一次直径，取其平均值作为计算直径。 2.依次打开电源开关，变压器开关，在试验机控制面依次打开电源开关，变压器开关，在试验机控制面 板上按板上按“启动启动”，开启试验机。打开控制电脑，双，开启试验机。打开控制电脑，双 击打开控制软件击打开控制软件 3.将试样放置于压缩

6、台上将试样放置于压缩台上 4.在软件中，点击在软件中，点击“试验操作试验操作”，“新建试验材料新建试验材料”， 输入试样的几何尺寸，点击输入试样的几何尺寸，点击“新建新建”。 三实验步骤 5.点点“自动控制自动控制”面板，进入面板，进入“编程器编程器”，建立试验，建立试验 的控制参数。的控制参数。 6.点点“手动控制手动控制”，选取一定的速度，将中横梁移动，选取一定的速度，将中横梁移动 至快接触试样。快接触试样时，必需转换成慢速。至快接触试样。快接触试样时，必需转换成慢速。 7.点点“自动控制自动控制”，选择所编的试验程序，力值清零，选择所编的试验程序，力值清零， 位移清零，点击位移清零，点击

7、“开始开始”，开始测试，注意观察试，开始测试，注意观察试 样的变形现象。样的变形现象。 8.测试完毕，保存数据，按控制面板上的上升，将横测试完毕，保存数据，按控制面板上的上升，将横 梁上移，取下试样，进行下一个实验。梁上移，取下试样，进行下一个实验。 四实验结果 思考题 1、简述为什么压缩实验下，低碳钢 不容易被压断，较之拉伸实验，低 碳钢的压缩率比伸长率大。 2、实验心得体会 实验三实验三 材料的弯曲实验材料的弯曲实验 一、实验目的 采用三点弯曲对矩形横截面试件施加弯曲力，采用三点弯曲对矩形横截面试件施加弯曲力， 测定其弯曲力学性能；测定其弯曲力学性能； 学习、掌握微机控制电子万能试验机的使

8、用学习、掌握微机控制电子万能试验机的使用 方法及工作原理。方法及工作原理。 二、实验设备和材料 CMT6104型微机控制电子万能试验机、游标卡 尺、记号笔。 实验材料（可选择）：低碳钢、氧化铝陶瓷、 聚苯乙烯。 L b h 实验所用试件如图所示，试件截面为矩形，其中， b为试件宽度，h为试件高度，L为试件长度。 矩形截面试样 试样准备：矩形横截面试件应在跨距的两端和中间处分别测试样准备：矩形横截面试件应在跨距的两端和中间处分别测 量其高度和宽度。取用三处宽度测量值的算术平均值和三处量其高度和宽度。取用三处宽度测量值的算术平均值和三处 高度测量值的算术平均值，作为试件的宽度和高度。高度测量值的算

9、术平均值，作为试件的宽度和高度。 依次打开电源开关，将试验机电源开关打倒依次打开电源开关，将试验机电源开关打倒“开开”，开启试，开启试 验机。验机。 安装夹具，放置试件：根据试样情况选择弯曲夹具，安装到安装夹具，放置试件：根据试样情况选择弯曲夹具，安装到 试验机上，检查夹具，设置弯曲跨距为试验机上，检查夹具，设置弯曲跨距为80mm，放置好试件。，放置好试件。 打开控制电脑，双击打开打开控制电脑，双击打开PowerTest测试软件。测试软件。 在软件中，选择合适的试验方案，并点击在软件中，选择合适的试验方案，并点击“试验部分试验部分”中的中的 “编辑试验方案编辑试验方案”，进行试验方案修改（输入

10、样品尺寸、位，进行试验方案修改（输入样品尺寸、位 移、速度等），然后点移、速度等），然后点“保存退出保存退出”。 三实验步骤 将弯曲压头向下，通过按将弯曲压头向下，通过按“快降快降”和和“慢降慢降”按钮，使压头按钮，使压头 接触试样（注意快接触试样时，必需转换成慢速）。接触试样（注意快接触试样时，必需转换成慢速）。 在试验主界面，选择存盘的方式及其文件名，并在试验信息在试验主界面，选择存盘的方式及其文件名，并在试验信息 区输入试样的实际测量尺寸。可以一次输入跟试样的尺寸，区输入试样的实际测量尺寸。可以一次输入跟试样的尺寸， 可以同时输入所有的试样尺寸。可以同时输入所有的试样尺寸。 点击更改点击

11、更改“存盘名存盘名”，输入测试者学号，同时清零力和位移。，输入测试者学号，同时清零力和位移。 点击软件中的点击软件中的“开始开始”按钮，开始实验，直至试验结束。按钮，开始实验，直至试验结束。 记录数据：每个试件试验完后屏幕右端将显示试验结果。一记录数据：每个试件试验完后屏幕右端将显示试验结果。一 批试验完成后点击批试验完成后点击“生成报告生成报告”按钮将生成试验报告，然后按钮将生成试验报告，然后 点击点击“导出导出Excel”，点击，点击“保存保存”。 按控制面板上的上升，将横梁上移，取下试样，进行下一个按控制面板上的上升，将横梁上移，取下试样，进行下一个 实验试验。全部结束后，清理好机器，关

12、断电源。实验试验。全部结束后，清理好机器，关断电源。 四实验结果 1.根据记录数据，计算试样的三点弯曲强度、弯 曲弹性模量。 2.绘制弯曲力-挠度曲线（F-f曲线）。 思考题 1、简要比较说明三点弯曲与四点弯 曲试验的优缺点。 2、实验心得体会 实验四实验四 材料的硬度实验材料的硬度实验 一、实验目的 了解各种硬度仪的测量原理了解各种硬度仪的测量原理 掌握各种硬度测试方法掌握各种硬度测试方法 了解各种硬度测试方法的优缺点了解各种硬度测试方法的优缺点 了解各种硬度测量的相关标准了解各种硬度测量的相关标准 二、实验设备和材料 硬度计：布氏、维氏及显微硬度计各两台；硬度计：布氏、维氏及显微硬度计各两

13、台； 读数放大镜读数放大镜 最小分度值为最小分度值为0.01mm一个；一个； 标准硬度标准硬度 不同硬度试验方法的二等标准硬度块各一套；不同硬度试验方法的二等标准硬度块各一套； 布氏：黄布氏：黄 铜（铜（305mm,Ra0.8m）、）、20钢钢 （退火态）（退火态） 维氏：维氏：45钢（淬火中温回火）、钢（淬火中温回火）、Al2O3工程陶瓷；工程陶瓷； 显微：显微：15钢，钢，45钢（钢（840淬火，然后淬火，然后490中温回火）、中温回火）、 Al2O3工程陶瓷工程陶瓷 三实验步骤 a) 了解各种硬度计的构造原理，学习操作规程及安全 事项，掌握操作方法。 b) 对各种试验选择合适的硬度试验方

14、法，确定试验条 件。并根据试验条件更换压头及砝码，根据试样形 状调整或更换工作台。 c) 用标准硬度块校验硬度计。 d) 测定各种试样的硬度，记录试验结果。 布氏硬度计操作布氏硬度计操作 1. 打开电源开关，接通电源，根据金属种类和所估打开电源开关，接通电源，根据金属种类和所估 计硬度选择试验力保持时间后，按动试验力保持计硬度选择试验力保持时间后，按动试验力保持 时间按钮。时间按钮。 2. 将试样放在试台上，转动手轮，使试台缓慢上升，将试样放在试台上，转动手轮，使试台缓慢上升， 试样与压头接触直至手轮与螺母产生相对滑动。试样与压头接触直至手轮与螺母产生相对滑动。 按动启动按钮，硬度计即可自动完

15、成一个工作循按动启动按钮，硬度计即可自动完成一个工作循 环。环。 3. 试验结束后，转动手轮，取下试样，用读数显微试验结束后，转动手轮，取下试样，用读数显微 镜测量试样表面的压痕直径，根据压痕直径和载镜测量试样表面的压痕直径，根据压痕直径和载 荷查表确定试样的硬度值。荷查表确定试样的硬度值。 布氏硬度计布氏硬度计 维氏硬度计和显微维氏硬度计操作维氏硬度计和显微维氏硬度计操作 1. 打开电源开关，硬度计自动复位。打开电源开关，硬度计自动复位。 2. 将试样擦拭干净，稳固放置于试台上。将试样擦拭干净，稳固放置于试台上。 3. 旋转转动头使物镜轴线与试台轴线重合。旋转转动头使物镜轴线与试台轴线重合。

16、 4. 旋转升降手柄，使试台载着试样上升，同时在目镜中观察，旋转升降手柄，使试台载着试样上升，同时在目镜中观察， 直到出现清晰的试样表面为止。直到出现清晰的试样表面为止。 5. 旋转转动头，使压头轴线与试台轴线重合。旋转转动头，使压头轴线与试台轴线重合。 6. 按操作面板的按操作面板的“Start“键，试验开始，硬度计处于工作状态，键，试验开始，硬度计处于工作状态， 自动完成加荷，保荷，卸荷三项任务。自动完成加荷，保荷，卸荷三项任务。 7. 硬度计完成卸荷后，扳动旋转头，使物镜与试台轴线重合。硬度计完成卸荷后，扳动旋转头，使物镜与试台轴线重合。 8. 测量压痕长度。测量压痕长度。 维氏硬度计维

17、氏硬度计 显微维氏硬度计显微维氏硬度计 四实验结果 实验数据处理实验数据处理 材料硬度计硬度值 五思考题 1. 分析各种试样的硬度试验方法与 试验条件的选择原则。 2. 试分析各种硬度实验方法的误差 来源。 3. 实验心得体会 指导教师：王晨指导教师：王晨 郑振环郑振环 实验五实验五 材料的冲击实验材料的冲击实验 一、实验目的 了解材料冲击实验的原理和方法了解材料冲击实验的原理和方法 了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用 方法方法 掌握常温及低温金属冲击试验方法掌握常温及低温金属冲击试验方法 了解冲击试样缺口专用拉床的结构和正确使了解冲击试样缺口专用拉床

18、的结构和正确使 用方法用方法 二、实验设备和材料 JB-W500型微机控制摆锤式冲击试验机型微机控制摆锤式冲击试验机 L71UV冲击试样缺口专用拉床冲击试样缺口专用拉床 低温恒温箱（或广口保温瓶或硬泡沫塑料容器）低温恒温箱（或广口保温瓶或硬泡沫塑料容器） 酒精、液氮（或干冰）若干。酒精、液氮（或干冰）若干。 游标卡尺（最小刻度为游标卡尺（最小刻度为0.02mm），钢字、手锤等），钢字、手锤等 16Mn、20钢（均为正火态）或钢（均为正火态）或40钢（调质态）钢（调质态） 等钢材中任选一种，加工成夏比等钢材中任选一种，加工成夏比U型或型或V型缺口冲击型缺口冲击 试样。试样。 1.试样的准备：领取

19、试样，在端部打上编号。用试样的准备：领取试样，在端部打上编号。用 棉纱擦净，测量试样尺寸。棉纱擦净，测量试样尺寸。 2.采用冲击试样缺口专用拉床对试样开缺口。采用冲击试样缺口专用拉床对试样开缺口。 3.将试样在不同温度下保温将试样在不同温度下保温30分钟，然后采用冲分钟，然后采用冲 击试验机进行冲击试验。击试验机进行冲击试验。 4.冲击完成后，立即刹车，并记录冲击吸收功冲击完成后，立即刹车，并记录冲击吸收功Aku （或（或Akv），然后把指针拨回。），然后把指针拨回。 5.用放大镜或体式显微镜观察断口形貌，并测量用放大镜或体式显微镜观察断口形貌，并测量 断口中纤维区或晶状区的断口百分率。断口中

20、纤维区或晶状区的断口百分率。 三实验步骤 1. 打开拉床的电源开关和油泵开关。打开拉床的电源开关和油泵开关。 2. 按下升刀，将刀具升升高。按下升刀，将刀具升升高。 3. 根据缺口类型，选择刀口。固定好试样，注意根据缺口类型，选择刀口。固定好试样，注意 根据尺寸，调好试样的夹持位置，保证拉削出根据尺寸，调好试样的夹持位置，保证拉削出 的缺口处于试样正中。的缺口处于试样正中。 4. 按下切削，刀具向下运动，直至加工完毕。加按下切削，刀具向下运动，直至加工完毕。加 工工程中，保持刀口的润滑。工工程中，保持刀口的润滑。 5. 关机，关闭油泵，关闭电源。关机，关闭油泵，关闭电源。 冲击试样缺口专用拉床

21、操作冲击试样缺口专用拉床操作 冲击试样缺口专用拉床冲击试样缺口专用拉床 摆锤式冲击试验机操作摆锤式冲击试验机操作 1. 打开试验机电源，打开电脑。打开试验机电源，打开电脑。 2. 打开打开JBW500测试软件，根据摆锤大小选择量程的测试软件，根据摆锤大小选择量程的 大小，并设置自动模式或手动模式。大小，并设置自动模式或手动模式。 3. 手动模式：在软件中设置试样尺寸参数，打开控制盒手动模式：在软件中设置试样尺寸参数，打开控制盒 开关，点按开关，点按“取摆取摆”按钮。使用定位卡子将试样的缺按钮。使用定位卡子将试样的缺 口背对摆锤定位于支梁上，点按退销，点按冲击，摆口背对摆锤定位于支梁上，点按退销

22、，点按冲击，摆 锤下落，测试，在软件中点击取值，获得冲击吸收功锤下落，测试，在软件中点击取值，获得冲击吸收功 和冲击韧性，冲击后，摆锤自动扬摆，再次测试，测和冲击韧性，冲击后，摆锤自动扬摆，再次测试，测 试完毕，长按试完毕，长按“放摆放摆”，摆锤放至最低处放开按钮。，摆锤放至最低处放开按钮。 4. 自动模式：自动模式步骤与手动模式相同，只是相应自动模式：自动模式步骤与手动模式相同，只是相应 的按键在软件中实现。的按键在软件中实现。 5. 试验完毕，关闭试验机电源，关闭电脑。试验完毕，关闭试验机电源，关闭电脑。 摆锤式冲击试验机摆锤式冲击试验机 四实验结果 画出冲击试样形状及尺寸，并注明材料牌号

23、及其热处理 状态。 整理试验数据，作出相应Ak-t曲线和断口形貌（%）温度 曲线，确定其tk值。 五思考题 1、为何在作系列冲击实验时20钢试 样要开缺口？ 2、简述一次冲击弯曲实验在工程应用 上有几方面用途？ 3、实验心得体会 实验六实验六 材料的疲劳裂纹材料的疲劳裂纹 扩展速率实验扩展速率实验 一、实验目的 学会学会S-N曲线测试方法及用升降法测定条件曲线测试方法及用升降法测定条件 疲劳极限的方法疲劳极限的方法 了解疲劳试验数据的统计分折方法了解疲劳试验数据的统计分折方法 了解疲劳试验机结构、工作原理及使用方法了解疲劳试验机结构、工作原理及使用方法 二、实验设备和材料 1) PQ1-6型纯

24、弯曲疲劳试验机；型纯弯曲疲劳试验机； 2) 游标卡尺一把；游标卡尺一把； 3) 百分表及表座一套；百分表及表座一套； 4）45钢试样钢试样 1试验准备工作试验准备工作 1)领取试验所需试样，将试样两端打上编号。领取试验所需试样，将试样两端打上编号。 2)用游标卡尺测量试样尺寸，在试样工作区的两个相用游标卡尺测量试样尺寸，在试样工作区的两个相 互垂直方向各测一次，取其平均值。互垂直方向各测一次，取其平均值。 3)静力试验。取其中一根合格试样，在拉伸试验机上静力试验。取其中一根合格试样，在拉伸试验机上 测其测其b。 三实验步骤 2SN曲线测试曲线测试 (1) 确定各级应力水平。确定各级应力水平。

25、(2) 确定载荷确定载荷 根据试样直径根据试样直径d及载荷作用点到支座距离及载荷作用点到支座距离a， 代入弯曲应力计算公式，计算应力大小和相应的载荷大小。代入弯曲应力计算公式，计算应力大小和相应的载荷大小。 (3) 将试样安装在试验机上进行试验。接通电源，转动电动将试样安装在试验机上进行试验。接通电源，转动电动 机转速调节器，由零逐渐加快。试验时，一般以机转速调节器，由零逐渐加快。试验时，一般以6000 rmin 为宜。当达到试验转速后，再把砝码加到砝码盘上。为宜。当达到试验转速后，再把砝码加到砝码盘上。 (5)观察与记录观察与记录 由高应力到低应力水平，逐级进行试验。记由高应力到低应力水平，

26、逐级进行试验。记 录每个试样断裂的循环周次，同时观察断口位置和特征。录每个试样断裂的循环周次，同时观察断口位置和特征。 3. 条件疲劳极限条件疲劳极限R(N)的测定的测定 条件疲劳极限的测定方法和操作步骤与其条件疲劳极限的测定方法和操作步骤与其SN曲线曲线 的测定基本上一样，所不同的就在应力水平及应力的测定基本上一样，所不同的就在应力水平及应力 增量的选定上。增量的选定上。 纯弯曲疲劳试验机操作纯弯曲疲劳试验机操作 测量试样最小直径；测量试样最小直径； 计算或查出计算或查出K值；值； 根据确定的应力水平计算应加砝码的重量根据确定的应力水平计算应加砝码的重量 将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆

27、，使与将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与 试样成为一个整体；试样成为一个整体； 连接挠性连轴节；连接挠性连轴节； 加上砝码；加上砝码； 开机前托起砝码，在运转平稳后，迅速无冲击地开机前托起砝码，在运转平稳后，迅速无冲击地 加上砝码，并将计数器调零；加上砝码，并将计数器调零； 试样断裂或记下寿命试样断裂或记下寿命N，取下试样描绘疲劳破坏，取下试样描绘疲劳破坏 断口的特征。断口的特征。 纯弯曲疲劳试验机纯弯曲疲劳试验机 四实验结果 画出试样的S-N曲线。 采用升降法计算材料的条件疲劳极限。 升降法试验清况记录表升降法试验清况记录表 五思考题 1、简述疲劳破坏与静载或一次性冲击 加载破坏比较

28、有哪些特点 ？ 2、实验心得体会 指导教师：王晨指导教师：王晨 王欣王欣 实验七实验七 材料的摩擦磨损实验材料的摩擦磨损实验 p 了解有关摩擦磨损试验机的工作原理； p 了解影响材料耐磨性的因素； p 掌握测定材料摩擦系数和磨损性能的方法 和相关标准。 一、实验目的 MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机型高温高速摩擦磨损试验机 仪器仪器 p 秤重法是以试样在磨损试验前后的重量差来表示磨损量 (通常以克为计算单位)，用符号M表示： mm0m1 式中 m0试样磨损前原始重量； m1试样磨损后的重量。 p 因磨损试验结果受很多因素影响，试验数据分散性较大。 因此，一般在磨损试验中，同一试验条件下需测

29、定35个 数据点。其磨损量常用算术平均值来表示，即 二、实验原理 1 1 (1,2,3) n i i mm i n p本试验的下试样可选用GCr15钢(或T8钢)， 经淬火和低温回火后硬度约为HRC6062； 上试样则可根据现有工艺条件，选用经过 表面强化处理(如渗碳、氮化、碳氮共渗、 渗硼、渗钒等)后的试样。本试验所用试样 为圆盘状试样。 三、实验用材料及试样 pMMG-10型型高温高速摩擦磨损试验机磨损试验机 1台。 p洛氏硬度计1台。 p分析天平(感量为110000)1台 p装夹工具。 四、实验仪器与药品 p因磨损试验较费时间，本实验以参观示范 方式进行。在实验过程中全班分35个小 组共

30、同作出一条磨损曲线，测定在相同磨 损时间(30min)，不同压力下的m-F关系 曲线，如图所示。 五、实验步骤 磨损曲线图 p磨损试验条件 压力：50N、100N、200N、400N 时间：均为30min 转速：200rmin 介质，干摩擦 五、实验步骤 p试验前的准备工作 (1)试样的准备 1)领取试样(上、下试样)。 2)测定下试样的硬度：凡HRC偏差大于土2者为不合 格。 3)将试样(上、下试样)编号、打上标号。 4)把配对好试样进行跑合试验。 5）将跑合后试样用丙酮或酒精进行清洗，吹干后在 分析天平上秤其原始重量m0。 五、实验步骤 (2)试验机的调试(对于MM-2型磨损试验机) 1)

31、根据下试样尺寸(40或50mm)调整平衡锤位置， 如本实验所用下试样直径为50mm时，则把平衡 锤移到“50”刻度位置上。 2)根据所加压力F，调节加载弹簧。 3)按材料性质及磨损条件(干磨、润滑磨损)，选择合 适的扭矩及配重锤。配重锤有A、B、C三块，A 锤测0500Ncm ；A+B锤：01000Ncm； A+B+C:01500Ncm。配重锤的选择应使其扭 矩值正好在测量范围中间为宜。 五、实验步骤 p试样应按一定要求进行安装，以使所有试 样接触情况基本相同，保证试样所承受的 比压基本上一致。 p试样安装后，检查压力是否处在“0”点位置。 检查方法是转动调节螺母(见图l70），当 上下试样刚

32、刚接触上，载荷指针应正好指 在“0”点位置。若不在“O”点位置，需利 用调节螺母重新调整。 p按选好的运转速度开机运转。 五、实验步骤 p开机后再开始加载。转动加载弹簧上的螺 母加载到规定数值时，开始记录磨损时间。 p若是润滑磨损，必须在开机前对试样进行 润滑。 p磨损试验过程中不应随意停机。尤其在润 滑条件下停机或起动时，由于摩擦表面的 润滑条件改变，会产生试验误差。 五、实验步骤 p试验过程中，每隔一定时间(3060min)记录一次 摩擦力矩。当上下试样磨合后，力矩进入稳定状 态，用此时力矩计算摩擦系数。 p磨损试验结束时，应先卸载再停机。 p取下试样(上、下试样)，用丙酮或酒精搽洗后再秤

33、 其磨损后重量。 p磨损试验时，一般每一试验条件下试样数量至少 要有35对。本实验出于时间关系，每个小组在 规定试验条件下只测一对试样的数据。 五、实验步骤 p简述磨损试验方法包括磨损试样形状和 尺寸(附草图)；试验机型号；磨损试验条 件摩擦副材料及硬度、压力、速度、 时间及介质；评定耐磨性方法及测试仪器。 p根据试验数据，作出该材料的m-F关系曲 线，并计算出相应的摩擦系数。磨损曲线 图中必须注明磨损条件 六、实验报告撰写规范 指导教师：郑兴华指导教师：郑兴华 卢洪卢洪 实验八实验八 软磁材料磁化曲线的测定软磁材料磁化曲线的测定 一、实验目的 了解软磁材料的磁学性能参数； 熟悉软磁材料磁化曲

34、线的测试原理； 掌握磁化曲线的分析。 软磁材料一般指矫顽力Hc1000A/m的磁性材料，主 要有低碳钢、硅钢片、铁镍合金、一些铁氧体材料等。 反映软磁材料磁特性的各种磁学参量的测量是磁学量 测量的内容之一。 表征软磁材料的磁特性有各种曲线，按工业应用要求 主要有：直流磁场下的静态磁特性曲线和反映磁滞效 应的静态磁特性回线；变化磁场（包括周期性交变磁 场，脉冲磁场和交、直流叠加磁场等）下包括涡流效 应在内的动态磁特性曲线和动态磁特性回线等。 这些磁特性曲线磁场强度H-磁通密度B。只反映材料 的性质，与材料的形状、尺寸无关。此外，软磁材料 的动态磁特性还包括复数磁导率和铁损。 二、实验原理 MAT

35、S-2010SD软磁材料自动测量装置。 温度湿度计。 万用表（或欧姆表）。 铁氧体（或其他）软磁材料。 绝缘细导线若干，砂纸或小刀等。 三、实验仪器与药品 四、实验步骤 1试样的准备 选择的材料为软磁材料铁氧体，样品的尺寸形状要 求如下： a）为了保证磁化均匀，样品应尽量做成截面均匀的 圆环形，且内外径要求P1/8； b)要求圆环的横截面积S足够大，使测量的灵敏度较 高； c)为了减小涡流引起的误差，圆环可采用多层叠片 或薄带绕成。 d)在环上均匀地缠满两组绝缘导线N1和N2，线头去 掉绝缘层。 打开计算机及软件，开主机预热5分钟（注意：一定注意：一定 要先打开软件要先打开软件）。 将样品按指

36、定位置接入仪器中（N1和N2不能接反）， 将用万用表或欧姆表检查电路联接情况（一般电阻 小于10欧姆）。如电阻很大，需重新打磨线头并连 接好。 在软件中输入参数，在两个黑色小窗口中将量程选 项定为“自动”。 通过按“清零”按钮和调整“调零”旋钮，使磁通 计（第一个黑色窗口）数字基本保持不变（至少要 求变化很缓慢）并且为0（至少要求很接近于0）。 2.测量步骤 测量步骤 选择测量项目（如果Bs是未知的，可以先 单独测量Bs）。 按F9开始测试所要求的项目。 测试结束后保存数据及进行后继处理工作 （如查看、截图并保存等） 依次关机依次关机：先关励磁电源，后关软件和计 算机。 做好整理和清洁卫生。

37、五、实验报告撰写规范 实验目的 实验基本原理 实验设备仪器和试样 实验步骤 实验数据的处理 总结（对实验结果进行分析，并对如何提 高实验的精确度提出意见） 思 考 题 1. 用环状试样测定软磁材料的磁参数 有何优缺点？ 2. 如何简化本实验而不影响实验结果？ 指导教师：郑兴华指导教师：郑兴华 卢洪卢洪 实验九实验九 永磁材料磁滞回线的测定永磁材料磁滞回线的测定 一、实验目的 了解永磁材料的磁学性能参数； 熟悉永磁材料磁滞回线测试原理； 掌握磁滞回线的分析 由于磁铁材料中各离子的磁矩为强耦合作用， 在物质中存在某些电子自旋平行排列的区域， 即磁畴。磁畴区域呈现较强的磁矩，在无外界 磁场的情况下，

38、由于磁畴基本按某一方向排列， 因此在宏观上铁磁材料便呈现较强的磁性。 铁磁体还具有以下特征： 磁导率不是常量，它随着所处磁场强度H 而变化； 外磁场撤除后，磁介质仍能保留部分磁性。 二、实验原理 起始磁化曲线与磁滞回线 取一块未磁化的铁磁材， 如外面密绕线圈的钢圈样 品。若流经线圈的磁化电 流从零逐渐增大，则钢圆 环的磁感强度B随着磁场 强度H的变化,如图0a段 所示。这条曲线称为起始 磁化曲线。 二、实验原理 若断续增大磁化电流，即增加磁场强度H时，磁 感应强度B值的上升很缓慢。若H 逐渐减小，则 B也相应减小，但并不沿a0段下降，而是沿另一 条曲线ab下降。B随着H变化的全过程如下。当 H

39、按：0Hm0-Hc-Hm0HcHm 的顺序变化时，B相应沿：0BmBr0- Bm-Br0Bm的顺序变化。将上述各个变 化过程连接起来就可得到一条封闭曲线abcdef， 这条曲线称为磁滞回线。 二、实验原理 1MATS-2010H永磁材料自动测量装置 2温度计 3万用表或欧姆表 4圆（或方）柱状永磁材料块 5专用测量线圈（或0.15mm直径漆包线、 砂纸少许） 三、实验仪器与药品 四、实验步骤 1试样的准备 选择的材料为铁磁材料(铁、镍、钴或其他 铁磁合金)，样品的尺寸形状要求如下： a）上下两面平行（平行度9级以上）； b) 上下两面粗糙度小于3.2 ； c) 截面均匀； d) 用漆包线在柱上

40、缠绕数圈并固定好；去 掉漆包线两头的绝缘层（用专用线圈时 可免除此项）。 打开计算机及软件，开主机预热5分钟（注意：注意： 一定要先打开软件一定要先打开软件 ）。 将样品按指定位置接入仪器中（不用专用线 圈时要用万用表或欧姆表检查电路联接情况， 一般电阻小于10欧姆；如电阻很大，需重新 打磨线头并连接好）。 在软件中输入参数及选择项，并在磁通计、 磁强计界面中勾选“自动”量程；按F3选择 励磁波形（建议勾选两个“自动”项目）。 在主机上按下与屏幕中磁通计、磁强计界面 中相同的量程按钮。 2.测量步骤 测量步骤 将霍尔探头移出磁场，用主机磁强计上“调零” 旋钮调整磁强计界面（下面黑色窗口）数字为

41、0； 将霍尔探头移入磁场（靠近样品但不能相接触）， 通过按磁通计“清零”按钮和调整“调零”旋钮， 使磁通计（上面黑色窗口）数字基本保持不变 （至少要求变化很慢）并且为0（至少要求很接近 于0） 。 按F8进行磁化（也可在其他设备上预先磁化）， 按F9开始测试。 测试结束后保存数据及进行后继处理工作（如查 看、截图并保存等） 依次关机依次关机：先关励磁电源，后关软件和计算机。 做好整理和清洁卫生。 五、实验报告撰写规范 实验目的 实验基本原理 实验设备仪器和试样 实验步骤 实验数据的处理 总结（根据所得数据详细分析铁磁材料的 磁性；对如何提高实验的精确度提出意见） 思 考 题 1. 磁滞回线测试

42、前为什么要进行退磁 处理？ 2. 从磁滞回线上可以获得哪些磁学参 数？ 指导教师：黄向东指导教师：黄向东 卢洪卢洪 实验十实验十 材料电阻率的测定材料电阻率的测定 一、实验目的 了解不同材料的电阻性能的差异 掌握不同材料电阻的测定方法和原理 掌握不同材料电阻的测试操作； 掌握不同材料电阻率的分析。 测定材料的电阻的方法很多，主要有伏安法、 电桥法、四端电极法（或者四探针法）以及 高阻计法。 在测试材料的电阻过程中必将涉及到电路中的 导线、导线接头或器件触点接触电阻、测量 仪表的内阻以及与被测电阻间的连接关系， 阻值比例等多种因素都会对影响测量结果的 精确度。 二、实验原理 在许多情况下，测量误

43、差是不可忽略的。因此， 为了提高电阻测量的精确度，对于不同阻值范围 的材料或器件设计了不同的测量方法。例如采用 三电极系统测量M级以上的高电阻，采用电桥 法测量和K级的电阻等。 但在高导电率材料或小电阻器件的电阻测量之中， 不仅电路中的接触电阻不可以忽略不计，甚至导 线的电阻都不是无穷小量。而具体采用那种方式 测试，需要了解不同测试方法的特点以及相应材 料本身性质情况来确定。 高阻计测量的基本电路示意图 高阻计测量的阻值较高，测量范围较广，而且操作 方便。通常采用高阻计法测量绝缘体材料的电阻。 由图可见：当测试直流电压V加在试样Rx和标准电 阻R0上时，回路电流Ix为： 0 0 0 R V R

44、Rx V Ix 00 0 RR V V Rx整理上式得： 实际上Rx远大于R0，近似得： 0 0 R V V Rx 由上式可见，Rx与V0成反比。如果将不同V0值 所对应的Rx值刻在高阻计的表头上，便可直接 读出被测试样的阻值。 (2)电极系统 图10-3是通常采用的平板试样三电极系统。 采用这种三电极系统测量体电阻时，表面漏电流由保 护电极旁路接地。而测量表面电阻时，体积漏电流会 由保护电极傍路接地。这样便将试样体积电流和表面 电流分离，从而可以分别测出体积电阻率和表面电阻 率。在测试过程中，三电极系统和试样都必须置于屏 蔽箱内。 图10-3 平板试样三电极系统 体积电阻率v： t D R

45、t D I V S I t V j E v v s v v v 44 2 1 2 1 其中D1D1g代表测量电极的有效直径，t代表 试样的厚度。 表面电阻率s： 1 2 1 2 1 2 22 2 D D ln Rs D D ln I V r I r r lnr V j E s s s s s 三、实验仪器与药品 1 ZC-36型超高电阻测试仪或EST121型数字超高阻、 微电流测量仪；SX1934型四探针电阻率测试仪； QJ83型数字单臂电桥、QJ84型数字双臂电桥； 2. 恒温恒湿箱l台，干燥器1个； 3. 千分卡尺、干燥温度计、镊子、特种铅笔、电极 材料（如退火铝箔，厚度小于0.02mm)

46、、烧杯、软 布条等； 4. 金属、玻璃、陶瓷、高分子材料各一批； 5. 医用凡士林、无水乙醇等。 四、实验步骤 试样制备 测试环境要求 仪器的准备 测试步骤 测试步骤 从干燥器中取出试样块，迅速用千分卡尺测量试样块 的厚度：方形试样每边测量三次，取算术平均值，厚度 测量误差不大于1。试样厚度的测量也可在测出电阻后 进行。 用凡士林将铝箔粘贴在试样的两对面上，做成接触电 极。所涂的凡士林的厚度应小于2.5m，粘贴好铝箔后 要用干净的软布条抹平，以便将铝箔下的空气赶走，并 将多余的粘合剂挤出去。 将待测试样安放在电极箱内，安放时应注意：三个电 极应保持同心，间隙距离必须均匀；电极与试样应保持 良好

47、接触，环电极的光洁度一面应吻合接触试样，切勿 倒置；试样放好后，盖上电极箱盖。 电表极性开关置于“+”的一边上。 调整调零旋钮，使指针指在“0”点(对电阻则为个)。 先测表面电阻，将“Rs-Rv”转换开关(K2)置于Rs处， 电压选择开关选500V。 将“放电-测试”开关拨向“测试”位置，对试样充电 15s，然后打开短路开关。若此时指针没有读数，可逐 档升高倍率，直至能清晰的读数为止，待输出短路开关 打开一分钟后，立即读出表头的数值。 被测电阻=表头读数倍率测试电压系数106() 读数以后，关上输入短路开关。将“测试-放电”开关 置于“放电”位置，使试样放电lmin。 然后测体积电阻。先将“R

48、s-Rv”转换开关(K2)置于 Rv处，测试电压为1000V，按89条进行测试。读数 完毕后使试样放电lmin。取出样品。 换另一个样品，按110条进行测试。 应当注意，当试验环境达不到规定的条件时，每块试 样从干燥器中取出到测试完毕所需的时间应尽量短， 一般要求在几分钟内测试完毕。为此，可以先测样品 的绝缘电阻，再测量样品的厚度。 数据记录与处理数据记录与处理 表10-2 电极系统尺寸 试样形状 电极尺寸/mm 测量电极与 环电极的间 隙g/mm 测量电极（D1） 环电极（D2） 下电极（D3） 板状直径 500.1 内径 540.1 直径 7420.2 五、实验报告撰写规范 简述实验目的和

49、原理 测试方法的选择依据； 测试仪器的操作； 电阻率的计算； 分析不同材料电阻特性的差异及原因。 思 考 题 1. 测量材料的电阻有何意义？ 2. 测试环境对材料电阻率有何影响？ 指导教师：郑兴华指导教师：郑兴华 卢洪卢洪 实验十一实验十一 材料介电性能的测量材料介电性能的测量 一、实验目的 了解材料的介电性能参数； 初步了解材料介电响应机制； 掌握材料介电性能的测试。 二、实验原理 自动平衡电桥原理 电桥法和Q表测量法 二、实验原理 测量方法测量方法: 1、静态法； 2、电桥法（0.01150Hz）； 超低频（0.01200Hz), 双电桥（1MHz); 音频（203MHz,Schering

50、 Bridge,施林电桥)， 3、谐振法（10100MHz); 4、传输线法（1006000MHz); 5、波导法； 6、谐振腔法。 材料介电性能的测定 二、取决因素二、取决因素 频率范围； 温度范围； 材料性能； 材料形状、尺寸； 其他。 p TH2817 LCR仪一台； p 游标卡尺一把； p 导电胶一瓶； p 烘箱一台。 不同成分的陶瓷、玻璃试样一批； 三、实验仪器与药品 四、实验步骤 1. 样品准备，涂覆导电胶； 2. 将涂覆好导电胶的样品进行烘干； 3. TH2817 LCR仪开机预热30分钟； 4. LCR仪开路、短路清零以及相应参数的设定； 5. 样品尺寸测量； 6. 介电性能进

51、行测试，记录测试数据； 7. 关机，整理； 8. 实验数据处理，撰写实验报告。 测定数据记录表 序号厚度（mm)直径（mm) 123平均值123平均值 1 2 f 序号 指标 频率（Hz) 1001K10K40K100K 1 e tand 2 e tand 五、实验报告撰写规范 实验目的 实验基本原理 实验设备仪器和试样 实验步骤 实验数据的处理 总结 思 考 题 1、阐述材料的介电性能的含义及其影响因素？ 2 2、分析不同材料的介电性能差异的根源？ 3、e0、er和e三者有何差别，它们的物理含义是 什么? 指导教师：郑兴华指导教师：郑兴华 卢洪卢洪 实验十二实验十二 材料压电性能的测量材料压

52、电性能的测量 一、实验目的 初步了解材料压电特性的机制； 了解材料压电性能的主要参数； 掌握材料压电参数的测量方法； 了解材料压电参数之间的关系。 二、实验原理 压电振子的等效电路和谐振特性 将经过极化工艺处理过的压电振子接入到图12-1的电路中， 当改变信号频率使之由低到高变化时，发现通过压电陶瓷振 子的电流I随着输入信号的频率变化而变化。当频率调至某一 数值时，输出电流最大，此时振子的阻抗最小，用f m表示 最小阻抗(或最大导纳)频率；当频率继续增大到另一频率时 输出电流最小，振子的阻抗最大，用f n表示最大阻抗(或最 小导纳)频率，其阻抗特性曲线如图12-2所示。而变化。当 频率调至某一

53、数值时，输出电流最大，此时振子的阻抗最 小，用f m表示最小阻抗(或最大导纳)频率；当频率继续增大 到另一频率时输出电流最小，振子的阻抗最大，用f n表示最大 阻抗(或最小导纳)频率，其阻抗特性曲线如图 2所示。 二、实验原理 信号发生器 电压表 压电振子 Rr 频率表 图12-1压电振子测量电路示意图 Z Z max Z min f m f n f 阻抗特性曲线 二、实验原理 测量材料压电振子参数的主要方法有传输线路法传输线路法、型 网络零相位法和导纳电桥法。其中传输线路法由于测 量迅速简便，并且接近实际工作状态，是最常用的测 量方法。而另两种方法尽管测量精度高，但复杂繁琐。 IEC及IRE

54、标准均采用传输线路法。 压电材料主要参数 压电常数d 机电耦合系数K ： 平面机电耦合系数Kp、横向机电耦合系数K 31、厚 度机电耦合系数K t等 ； 机械品质因数Q m ； 谐振频率常数N ； 其他，如介电常数、损耗角及密度 。 p 阻抗分析仪PV50A； p d33测试仪； p LCR仪； p 高压极化电源； p 电阻炉一台、游标卡尺一把 。 银浆一瓶、不同成分的陶瓷、玻璃试样一 批、丙酮、硅油、脱脂棉 ； 三、实验仪器与药品 四、实验步骤 1. 试样准备； 2. TH2817 LCR仪、d33测试仪、阻抗分析仪等仪 器开机预热、校准； 3. 介电常数、损耗测试见介电性能测量； 4. 打

55、开相应软件，设置起始、截止频率等参数； 5. 进行测量，记录相应的压电参数； 6. 关机，整理； 7. 实验数据处理，撰写实验报告。 四、实验步骤 试样制备 选择烧结均匀、表面平整、无砂眼、弯曲、裂纹的正圆形 PZT或其他陶瓷片，其直径10 mm、厚度1 mm。用水磨 砂纸将两边磨平，注意厚薄一致。 用脱脂棉蘸丙酮将试样清洗干净，然后用细毛刷在两面均匀 涂覆银浆，置于高温炉中升温至800。，断电后随炉自然 冷却。由于银浆的有机成分必须充分挥发，烧银过程前期 需微敞炉门。 用细砂纸磨去边缘的银层（注意保证正圆形），用丙酮清洗 干净，然后置于硅油中，极化温度120，用34kVmm 直流电场极化10

56、min。 将极化后的陶瓷片静置24h以上，以消除剩余应力，保证样品 的性能稳定。 D33测量仪 阻抗分析仪 五、实验报告撰写规范 实验目的 实验基本原理 实验设备仪器和试样 实验步骤 实验数据的处理 总结 思 考 题 1、本试验中影响测量精确度的因素有 哪些？ 2、Q m对测量fr、fa、Kp、K31有何影响? 3、分析振子夹具的操作对测量结果造 成的影响? 指导教师：黄晓巍指导教师：黄晓巍 卢洪卢洪 实验十三实验十三 材料白度的测定材料白度的测定 一、实验目的 了解白度的基本概念； 了解影响材料白度的因素； 掌握材料白度的测量原理和测量方法。 光线照射在物体表面上，可产生镜面反射与漫反 射、

57、定向透射和散射透射以及光吸收等。其中的 漫反射决定了物体表面的白度。 白度仪主要用于测量非彩色表面平整的物体及粉 末的白度，其测量原理如图所示。使用固定光源， 以45角将光束投射在试样表面上，然后由光电 池接收试样漫反射的光通量，通过光电池的光电 效应产生电流。因为产生的电流与接受的光通量 呈正比，所以通过监测光电流，可反映出试样表 面的漫反射能力，即试样的白度。 二、实验原理 白度的测量原理 1、光源；2、入射光斑孔；3、聚光透镜；4、滤光片插件；5、滤 光器盘；6、试样；7、滤光片插件；8、接收光栏；9、测量光电池； 10、补偿光电池；11、保护玻璃；12、光补偿器；13、导光管 SBDY

58、-2便携式白度仪； 白色陶瓷釉面砖。 三、实验仪器与药品 四、实验步骤 开机：预热30秒； 调零：将仪器放在厚度为12毫米的横垫上，并将 黑筒放在仪器底部测量口的中间位置，待稳定后， 调节“调零”旋钮使其显示值为“0”； 校正：将黑筒取下，将仪器放在厚度为8毫米的横 垫上，把参比白板放在仪器底部测量口的中间位 置，待稳定后，调节“校正”旋钮使显示值与参 比白板上所标示的数值一致； 测量：将仪器放置在样品上，待显示稳定后记录 其数值； 关机：取出样品，将附件放入盒中，关闭电源。 注意事项 测量时周围不得有强光照射及强磁场干扰； 不得用手直接触摸光学元件； 不得污染工作白板及黑筒； 白度低于50者

59、习惯上不称白而称为灰，不 属于本实验范围。 五、实验报告撰写规范 实验目的 实验基本原理 实验设备仪器和试样 实验步骤 实验数据的处理 总结 思 考 题 1、为什么白度仪的测量结果与目测结果 不一致？ 2 2、如何准确地测定白度？ 指导教师：黄晓巍指导教师：黄晓巍 卢洪卢洪 实验十三实验十三 材料光泽度的测定材料光泽度的测定 一、实验目的 了解光泽度的定义及测定意义； 掌握用光泽度计测量光泽度的原理和测试 技术； 了解各种材料的测试要求和测量结果的处 理方法。 光泽度是指物体受光照射时表面反射光的 能力。光泽度通常以试样在镜面（正反射） 方向的反射率与标准表面的反射率之比来 表示：G=100R

60、/R0。 镜面反射率R取决于介质的折射率及光线的 入射角，在实际应用中常用下式计算： 二、实验原理 inin inin ini ini R 222 222 22 22 sincos sincos sincos sincos 2 1 仪器的测量头由发射器和接受器组成。发 射器由白炽光源和一组透镜组成，它产生 一定要求的入射光束。接受器由透镜和光 敏元件组成，用于接受从试样表面反射回 来的锥体光束。 光泽度的测量原理 1、光轴；2、光源；3、透镜；4、试样；5、光圈；6、受光器光圈；7、受光器； 8、光源影像 KGZ-B3光泽度仪； 白色陶瓷釉面砖。 三、实验器材 四、实验步骤 开机：接通电路，打