材料科学基础实验课件

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1、材料科学基础实验分散进行30学时实验项目7项实验指导教师：任课老师+实验员地点：无机非金属实验中心3楼4楼教材：《无机非金属材料实验》伍洪标主编实验课成绩：按等级评定实验项目粘土-水系统-（电动）电位的测定14固相反应15差热分析17淬冷法研究相平衡16材料体积密度、吸水率及气孔率的测定39热学性能综合分析·玻璃的热膨胀系数的测定43·陶瓷片的热稳定性测试45预习报告实验目的实验原理写在实验报告上注意的是：要自己理解了写，不要全盘照抄熟悉实验步骤和实验过程明确实验需要观察的实验现象和数据思考：可能得出

2、的现象和结论，以及思考题不懂的地方标出实验报告：按实验报告书的格式写字迹清楚、报告整洁粘土－水系统电动电位的测定相关章节：固体的表面与界面目的是了解固体的表面结构与内部不同实验原理清洁的单晶固体的表面结构：表面质点受力不均衡，固体表面具有较高的表面能，表面质点通过结构调整（极化变形）等途径降低自己高的表面能。因此表面往往会形成扩散双电层结构，表面被负离子屏蔽。粘土颗粒表面带电原因：摩擦、吸附、电离、同晶取代、表面断键、表面质点位移等。一般带负电。粘土－水系统中，在固液界面上会出现扩散双电层。根据胶粒移动的方向判断

3、胶粒带电的正负根据电泳速度的快慢，计算胶体物系的-电位的大小实验设备：BDL-B型表面电位粒径仪测量注意：该设备自动化程度高，不用测电导率，C值也由BDL-B自动给出15.324.934.744.354.564.174.984.694.3104.2t=4.5549=-21.957mvc=25V=50.248L=80.003u=17.562说明：t-计时平均值sc-样品温度/℃-电动电位/mvV-电极两端所加电压/vL-电泳池长度/μmu-电泳速度μm/s自动计数，自动计算结果，示例如下：思考题注意误差实验

4、设备图固相反应相关章节：固相反应目的是了解固体之间反应的机理及动力学规律实验原理什么是固相反应；固相反应动力学方程：采用转化率G（已反应的反应物量与原始反应物重量的比值）与反应时间t之间的积分或微分关系来表示。测量固相反应速率的方法：TG法（失重法）本实验通过失重法来考察Na2CO3－SiO2系统的固相反应，并对其动力学规律进行验证。其动力学规律应该符合杨德方程：[1－（1－G）1/3]2=KjtKj=Aexp（-Q/RT）TG法：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑恒温下，通过测量不同时间t时失去的

5、CO2的重量，可计算出其对应的转化率G。作[1－（1－G）1/3]2~t关系曲线，应该为直线，斜率为反应速度常数。在根据反应速度常数计算反应活化能。实验过程与设备：有很大改进。不用接冷却水，用的是电子天平而不是减码分析天平。实验是在确定温度下进行，700℃和750℃。电子天平去皮清零（按O/T键）然后迅速加入试样（试样在坩埚中摊平，约0.5g或药勺的1/3左右）坩埚下降到炉中适当位置同时通过电子天平读取试样重量，此为原始反应物的重量同时开始记录时间，以后每隔3min记录一次时间和重量（若反应较快，可以缩短记录数据

6、的间隔时间），记录到重量不发生变化或开始增加为止，大约5～7次数据。实验数据记录：用表格形式（见实验讲义）数据处理：作２条[1－（1－G）1/3]2~t关系曲线，应该为直线，得到反应速度常数，注意比较不同温度下的反应速度常数，根据反应速度常数计算反应活化能。思考题实验设备图差热分析相关章节：非晶态的结构与性质、相图与相平衡目的是认识差热曲线的作用实验原理物质在加热过程中，由于脱水、分解或相变等物理化学变化，经常会产生吸热或放热效应。在程序控制温度下，将待测试样与参比物质在相同条件下加热或冷却，待测试样与参比物之间

7、的温差与温度的关系，从而给出材料结构变化的相关信息，来达到对物质进行定性或定量分析的目的。实验过程与设备：检流计改为数字的；样品的放置在那个样品座按实验员的要求。空白曲线是２个样品座都放的标准样品，目的是消除系统误差石膏试样升温至300℃。数据记录及处理：按书上数据记录表记录；画差热曲线，读出吸热峰的温度，并与标准图谱进行比较。思考题淬冷法研究相平衡相关章节：相图与相平衡目的是了解相图的研究方法实验原理选定不同组成的试样长时间在一系列预定的温度下加热保温，使它们达到对应温度下的平衡结构状态。迅速冷却试样，由于相变

8、来不及进行，冷却后的试样保持了高温下的平衡结构状态。用显微镜或X-射线物相分析，就可以确定物系相的数目、组成及含量随温度而改变的关系。将测试结果记入相图中相应点的位置，绘制出相图。特点：准确度相当高，测试工作量相当大，对试样要求严格。实验：Na2O：2SiO2（Na2CO3和SiO2为原料）750℃和900℃分别保温30min水中淬冷、干燥后制作油浸试样，在显微镜下观测实