材料科学基础实验(李琳)

实验是理工科专业教学中的重要环节，可以提高学生的动手实践能力，培养学生的创新能力，有助于提高学生的综合素质，培养适应社会快速发展需要的复合型人才。本书是为了适应我国目前对材料科学人才的需求，在多年实践教学的基础上编写而成的，目的是使学生对材料科学的基础知识有更感性的认识，通过实验对其加深理解，能初步做到学以致用。这几章的内容相互独立，便于不同层次、不同专业在开设不同课程时有选择性地取舍；同时这几章的内容也相互联系，有助于学生融会贯通和理解材料科学发展的内在规律。

本书按材料科学发展的内在规律与学科特点，将实验分为材料的显微结构分析（实验一～实验四）、材料的力学性能（实验五～实验十）、材料的热学性能（实验十一～实验十六）、材料的电学性能（实验十七～实验二十）、材料的光学性能（实验二十一～实验二十三）、材料的磁学性能（实验二十四～实验二十六）、材料的动力学行为分析（实验二十七～实验三十）、材料的物相及成分分析（实验三十一～实验三十四）、材料合成及表征综合实验（实验三十五～实验四十）等部分，共有四十个实验。

本书由中南民族大学材料化学专业的老师编写，李琳教授任主编，负责编写实验六、七、九、十、十一、十二、十四、三十六、三十七、四十；马艺函任副主编，负责编写实验五、十三、二十一、二十二、二十三、三十一、三十二、三十三、三十四、三十八；孙朗任副主编，负责编写实验一、二、三、四、十五、十六、二十四、二十五、二十六、三十五；梅鹏任副主编，负责编写实验八、十七、十八、十九、二十、二十七、二十八、二十九、三十、三十九。

由于编者水平有限，书中不当之处在所难免，恳请读者批评指正。

编者

2021年6月

《材料科学基础实验》具体内容包括材料的显微结构分析、材料的力学性能、材料的热学性能、材料的电学性能、材料的光学性能、材料的磁学性能、材料的动力学行为分析、材料的物相及成分分析、材料合成及表征综合实验等，共九章，四十个实验。教材内容涵盖了培养学生实验技能和创新能力的基础性实验及综合性实验。每个实验包含有实验目的、实验原理、实验仪器和材料、实验步骤、思考题等。本教材贴近材料科学基础实验的教学实际，对提高学生的理论水平、实验技能、动手能力、创新能力有重要的指导意义。

本教材可供高等院校材料相关专业师生使用，也可供从事材料科学研究、开发及管理的人员参考。

李琳，女，博士，教授，硕士生导师，校级教学督导/校级教学团队负责人/校级科研团队负责人，材料化学系主任/化材院工会主席。2005年毕业于华中科技大学并获得博士学位；2013-2014年，作为国家公派访问学者在美国田纳西大学访问一年；2005年至今在中南民族大学化学与材料科学学院工作。2020年获得全国科普讲解大赛一等奖，并荣获“全国十佳科普使者”荣誉称号；2020年作为一负责人指导学生获得中国大学生高分子材料创新创业大赛二等奖；2020年荣获湖北省科普先进工作者；2020年荣获国家民委系统科普讲解大赛一等奖；2012年获得湖北省教师讲课比赛二等奖，并荣获“湖北青年教学能手”荣誉称号；2020年作为团省委青年宣讲团成员在湖北省进行宣讲；2020年获得中南民族大学教学创新大赛一等奖；2019年荣获“中南民族大学教学标兵”荣誉称号；2019年获得中南民族大学线上线下混合式教学比赛一等奖；2019年获得中南民族大学科普讲解大赛一等奖；2018年获得中南民族大学读书演讲比赛一等奖；2017年作为排序第二的核心成员荣获湖北省教学成果一等奖；2015年中南民族大学助教讲课比赛一等奖指导教师；2014年中南民族大学讲课比赛二等奖；2013年指导本科生获得“挑战杯”省级三等奖和校级一等奖；多次指导本科生荣获湖北省大学生化学（化工）学术创新成果报告会奖项。2012~2020期间的个人年度考核共获得6次优。作为项目负责人，主持国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省教研项目以及校级科研和教研项目等共计15项；迄今为止，作为一作者或者一通讯作者已在国内外学术期刊上发表SCI或EI论文近三十篇，获得授权中国发明专利1项。作为核心成员起草制定国家标准1项，并被聘为湖北省标准化与质量研究院专家。作为编委已经出版教材3部。另外，李琳老师曾荣获“湖北省本科毕业论文优指导教师”、“中南民族大学科研创新优指导教师”、“中南民族大学化材院优党务工作者和优共产党员”、中南民族大学“化材院教学标兵”等一系列荣誉称号。优指导教师”、“中南民族大学化材院优党务工作者和优共产党员”、中南民族大学“化材院教学标兵”等一系列荣誉称号。

章材料的显微结构分析1

实验一偏光显微镜下陶瓷材料的显微结构分析1

实验二铁碳合金相图及其平衡组织分析5

实验三扫描电子显微分析8

实验四不同铸铁的金相显微组织观察11

第二章材料的力学性能17

实验五弹性模量的测定17

实验六抗弯强度的测定20

实验七金属材料的不同硬度测定23

实验八金属材料杨氏模量的测定31

实验九金属缺口试样冲击韧性的测定34

实验十拉伸试验38

第三章材料的热学性能43

实验十一差热分析43

实验十二线膨胀系数的测定47

实验十三复合材料耐燃烧性及氧指数测定49

实验十四不良导体热导率测定53

实验十五陶瓷材料烧结温度与烧结温度范围的测定56

实验十六热膨胀法测金属的相变点58

第四章材料的电学性能62

实验十七电导法测定表面活性剂临界胶束浓度62

实验十八线性极化法测定金属的腐蚀速度65

实验十九四探针法测定材料电阻率和电阻温度系数67

实验二十循环伏安法测定氧化还原曲线72

第五章材料的光学性能78

实验二十一固体试样的红外吸收光谱测试78

实验二十二紫外-可见光谱测试81

实验二十三荧光光谱测试83

第六章材料的磁学性能88

实验二十四材料磁化曲线和磁滞回线的测定88

实验二十五超导材料的完全抗磁性测定92

实验二十六居里温度的测定95

第七章材料的动力学行为分析99

实验二十七沉降法测定分散体系颗粒的大小和粒度分布99

实验二十八扩散实验103

实验二十九动态力学分析107

实验三十吸附平衡109

第八章材料的物相及成分分析113

实验三十一X射线衍射分析113

实验三十二拉曼光谱分析不同类型碳材料117

实验三十三X射线光电子能谱测试121

实验三十四透射电子显微镜-能谱仪联用126

第九章材料合成及表征综合实验133

实验三十五纳米氧化锌的制备及形貌观察133

实验三十六球磨法制备微纳米粉体及激光粒度分析136

实验三十七固相反应制备镧锶钴铁及热学性能分析140

实验三十八溶胶-凝胶法制备荧光材料及其荧光性质测定144

实验三十九不同晶型二氧化钛的合成及其物相分析146

实验四十苯乙烯的悬浮聚合及聚苯乙烯的硬度测定148

参考文献151