材料结构与性能测试课程实验教学大纲

1、材料结构与性能测试课程实验教学大纲一、实验总学时：36 学分：2二、应开实验个数：2 必开实验个数：1 选开实验个数：1 三、适用专业：材料化学四、考核方式及评定标准：本课程只进行开放形式的研究型实验，学生可做其中的2个，实验一或实验二为必选之一，其它剩下的实验选做一个。这类实验持续的时间较长，实验内容较多并具有一定的复杂性和综合度，因此以小组为单位进行，每组4人左右，一个实验有一个或若干个小组参加。各小组独立开展工作，但在小组内，学生既有分工（如查阅文献的年代不同，实验研究的条件不同等），又有合作。学生从指导教师处了解到实验课题后，即着手查资料，研读文献，钻研有关理论。在此基础上，学生先提出

2、实验方案，经与教师讨论后，即可开始实验研究。一般要求学生每周安排一到二个下午来做实验，并在一个学期内完成。实验室每天都对学生开放，学生只要有空，都可以到实验室做综合研究型实验。研究型实验完毕后，要求学生认真分析、处理实验数据，并与教师共同讨论实验结果，最后以科技论文的格式写出综合研究报告。同时，在学期末，要求全班进行交流，每个实验推荐一位同学作总结性发言，每位同学报告（与毕业论文答辩类似）的时间为20分钟，讨论15分钟。这种小组之间的交流是很有成效的，对于发言的同学是一种锻炼。对其他同学来说，通过全班交流，能相互学习，获得更多的知识和信息。发言报告占实验总成绩的10%。每个实验的评分标准如表1

3、所示。 表1 材料化学实验报告评分标准（总分为100分）项目成绩/分项目成绩/分课前准备20实验态度5实验操作20安全清洁10 提问5实验报告40五、配套的实验教材或自编指导书：材料结构与性能测试实验指导书（自编）六、实验项目：实验一 陶瓷坯料配方实验 学时：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 掌握陶瓷坯料配方的实验原理及实验方法。2. 了解影响陶瓷坯料配方的复杂因素及提出一般解决措施。3. 熟悉陶瓷坯料配方操作技能。 （四）、实验内容：1. 按配方原料百分比称取投料量，确定料球水比，称取料球水重量投入球磨滚筒中进行球磨。2. 成符合操作要求的塑

4、性泥料，再用模型制成试条5块3. 入炉烧成并测定吸水率、抗折强度及断面情况（五）、要求：必选之一。（六）、每组人数：4人左右（七）主要仪器设备及其配套数：1. 粘度计（恩氏的或漏斗形的）2. 停表、温度计；3. 抗弯强度试验机；4. 试条模（10×10×120毫米）及小刀、成形碾棒、切刀、CoO料浆（编号用）；5. 小磅秤、白铁桶；6. 瓷质球磨罐、匙瓢；7. 普通天平（台式）；8. 量筒：100ml，250ml；9. 砂浴锅、铁钳、电炉及水浴锅；10. 铜质烧杯、玻棒；11. 布袋或石膏模或匣钵（泥浆吸水用）。各五套 （八）所在实验室：材料化学实验室实验二 陶瓷釉料配方实

5、验 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 掌握釉料配方实验方案的制定方法、配料操作规程和计算方法。2. 针对生产工艺上出现的问题提出釉料配方的修改措施。3. 釉料配方如何去适应坯料配方，坯釉不适应会出现什么缺陷，采取什么措施使之相适应。 （四）、实验内容：1. 配制釉料2. 调节釉料配方，找出最佳釉式 （五）、要求：必选之一 （六）、每组人数： 4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 普通天平（台式）或小磅秤；2. 铜烧杯、玻璃棒；3. 砂浴皿、水浴锅、电炉、钳子；4. 搪瓷汤盆、瓢匙5. 固定成分的坯料制的小坩埚（经过素烧的，用

6、以检验坯釉的适应性）6. 标准成分的坯料制的生坯试片：高岭土、长石、石英、方解石、ZnO等釉用原料各若干公斤。各五套 （八）、所在实验室：材料化学实验室实验三 电子材料制备及电性能的测量 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 了解绝缘材料的导电机理；2. 弄懂高阻计测量材料电阻率的基本原理；3. 掌握常温下用高阻计三电极系统测量材料绝缘电阻的方法。4. 弄清材料导电率随温度变化的机理；5. 掌握材料阻温曲线的测量方法。 （四）、实验内容：1. 试样的制备2. 测试环境3. 连接好线路，先测试样品的绝缘电阻，再测量样品的厚度。（五）、要求

7、：选做（六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 绝缘电阻2. 超高阻绝缘电阻测试仪3. 附件包括：恒温恒湿箱一台，干燥器一个，还需烧杯，镊子，特种铅笔，千分卡尺，千燥温度计，退火铝箔（厚度小于0.02毫米），医用凡士林，软布条，无水乙醇等。各五套 （八）、所在实验室：材料化学实验室实验四 PZT 压电陶瓷的配方设计、样品准备、特征参数的测试与计算 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 通过实验，加深学生对压电陶瓷材料及器件有关基本知识的理解；2. 通过培训，使学生能够熟练掌握材料制备及性能测试操作技能；3. 培养学

8、生研究和灵活应用基本理论知识的能力。 （四）、实验内容：1. 设计陶瓷材料配方，拟定实验条件以及预期可获得的材料性能技术指标。2. 用传输线路法（谐振反谐振法）测量样品的、,，计算、和值。3. 用电桥法测量样品的低频（1KHz）电容、tan，并计算 。4. 用准静态测量仪测量值。（五）要求：选做（六）每组人数：4人左右（七）主要仪器设备及其配套数：1. 高频信号发生器；2. 低频信号发生器；3. 数字式频率计；4. 高频毫伏表；5. 高周波可变电阻箱；6. ZJ一2型准静态测量仪。7电子显微镜。8X射线衍射仪等。各五套 （八）所在实验室：材料化学实验室实验五 化学镀NiP合金的热力学与动力学研

9、究 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 通过实验了解化学镀的基本原理2. 学习用物理化学基本原理研究工业生产。 （四）、实验内容：1. 镀液的配制。2. 镀片的准备。3. 镀片的除油、除锈。4. 化学镀NiP合金层。（五）、实验要求：选做 （六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 仪器：超级恒温槽，pH计，直流稳压电源。2. 试剂：NiSO4·7H20，NaH2PO2·H20，乙酸钠(CP)，柠檬酸钠(CP)，硫酸，氨水，丁二酸，厚度为0.050.1mm的紫铜板，细铁丝一支。3电子显微镜4X射

10、线衍射仪等。各五套 （八）、所在实验室：材料化学实验室实验六 色谱保留值的测定及定量方法 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 通过色谱保留值的测定，学会利用保留值对未知物进行定性的分析方法。2. 了解不同极性固定相和柱温对保留值的影响。3. 学会色谱柱的制备方法。4. 熟悉气相色谱仪的基本结构并掌握其使用方法。5通过对混合样品中各组分的测定，掌握内部归一化法、内标法及外标法的基本定量方法6学会使用N2000版色谱数据工作站求物质的校正因子，并进行定量数据处理 （四）、实验内容：1. 学会气相色谱仪的操作2. 气相色谱仪的操作3. 测定

11、乙醇、苯和辛烷的保留值4. 双柱定性5. 测定苯的保留指数6标样的配制7. 外标法的操作8. 内标法的操作9. 内部归一法的操作（五）、实验要求：选做（六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 仪器：GC14C气相色谱仪， 1L微量注射器2. 试剂：乙醇（AR），苯（AR），己烷（AR），庚烷（AR），辛烷（AR）。各五套（八）、所在实验室：材料化学实验室实验七 钛酸铅纳米材料的制备及表征 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 了解sol一gel法的基本原理及纳米粉的制备方法2掌握纳米粉末的表征方法 （四）、实验内容

12、：1无水醋酸铅的制备2钛酸铅溶胶的制备3钛酸铅凝胶的制备4钛酸铅超细粉末的制备及表征5钛酸铅陶瓷素坯片的制备及其烧结 （五）、实验要求：选做 （六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 仪器：烧杯、电磁搅拌器（l台）氧化铝小坩埚（1个），箱式电炉（5台），干燥箱（l台），模具（l支），万用液压机（l台），电子显微镜、X射线衍射仪等。2. 试剂：醋酸铅Pb(CH3COO)2·3H2O、钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）、乙醇、甲醇。各五套。 （八）所在实验室：材料化学实验室实验八 TixOy制备条件对光催化氧化活性的影响 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （

13、二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 掌握溶胶凝胶法制备TixOy，光催化剂。2. 了解TixOy制备条件对光催化氧化活性的影响。3. 掌握以TixOy，为光催化剂催化降解有机染料的基本方法。 （四）、实验内容：1. 催化剂制备及表征2. 甲基橙的浓度与紫外吸收强度的关系曲线的测定3. 光催化降解实验 （五）、要求：选做（六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 紫外灯、2. 烧杯、电磁搅拌器3. 气相色谱仪4电子显微镜5X射线衍射仪等。各五套 （八）、所在实验室：材料化学实验室实验九 沸石分子筛的水热合成及其比表面积、微孔体积和孔径分布测定 实验学时数：18

14、（一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 学习和掌握NaA、NaY和ZSM5分子筛的水热合成方法。2. 了解静态氮吸附法测定微孔材料比表面积、微孔体积和孔径分布的原理及方法。3. 在ST-03吸附仪上测定分子筛样品的比表面积、微孔体积和孔径分布。（四）、实验内容：1. 分子筛的制备2. 比表面积、微孔体积和孔径分布测定（五）、实验要求：选做（六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. 仪器：ST-03型比表面和孔径分析仪，磁力搅拌器，机械搅拌器，电热烘箱，马弗炉。电子显微镜，X射线衍射仪等。2. 试剂：氢氧化钠，硫酸铝，25硅溶胶，硅酸钠，

15、四丙基溴化铵（TPABr）。各五套（八）、所在实验室：材料化学实验室实验十 电沉积工艺条件Hull槽试验及镀层的结构与性能的测试 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验 （三）、实验目的：1. 熟悉Hull槽试验的基本原理、实验操作和结果分析。2. 试验并了解添加剂糖精、苯亚磺酸钠、镍光亮剂XNF和十二烷基硫酸钠对电沉积光亮镍的影响。 （四）、实验内容：1. 基础镀液的配制2. Hull槽阴极片通电，电沉积镍（五）、要求：选做（六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1仪器：Hull槽，直流稳压电源，电流表，恒温槽，电吹风，导线，镍板阳极，2.不

16、锈钢或铜片阴极。电子显微镜，X射线衍射仪等。各五套（八）、所在实验室：材料化学实验室实验十一 阴极极化曲线、电流效率和分散能力的测试实验学时数：18（一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验（三）、实验目的：1. 实验并掌握极化曲线的测试和结果的分析方法。2. 实验并掌握电流效率、分散能力的测试方法和结果分析。（四）、实验内容：1. 测定镍沉积的阴极极化曲线2. 定一电流密度，不同温度下沉积40min，比较获得的镀层表观质量并根据沉积前后阴极片的增质量和通过的总电量，计算电流效率、镀层厚度和沉积速率。3. 用HULL槽方法测试镀液的分散能力（五）、实验要求：选做（六）、每组人数：4人

17、左右（七）、主要仪器设备及其配套数：1. LK-98电化学综合测试系统。2. 直流稳压电源。3. 恒温槽。各五套（八）、所在实验室：材料化学实验室实验十二 载体电催化剂的制备、表征与反应性能 实验学时数：18 （一）、实验类型：研究型 （二）、实验类别：专业实验（三）、实验目的：1. 了解电化学催化过程的基本原理与特色，寻找和探索研制高性能电催化剂的影响因素，目的在于降低能量损失和改善电极反应的选择性。2. 掌握玻碳电极的制备技术。3. 了解载体电催化剂（电极）的研制过程，掌握控电流和控电位沉积的方法原理。4. 通过对玻碳表面沉积高分散铂，研制载体电催化剂（电极）。5掌握线性电位扫描伏安法的基本原理。6. 掌握载体电催化剂电化学表征的方法原理。7. 掌握载体电催化剂研制的最佳条件。8. 掌握有关仪器的正确使用方法。 （四）、实验内容：1. 清洗玻碳电极2. 沉积铂黑3恒电位仪上进行循环伏安（CV）检测，记录极化曲线。4采用循环伏安技术进行电化学表征。（五）、要求：选做（六）、每组人数：4人左右（七）、主要仪器设备及其配套数：恒电位仪（具备电位扫描功能，型号不限）