本书内容涵盖材料类专业的专业课程“材料力学性能”和“材料物理性能”的基础实验,主要包括材料力学性能的硬度、冲击、抗弯、磨损、断裂韧性、断口分析,材料物理性能的电学、热学、磁学部分的实验以及工业热电偶检定、动圈式控温仪表的检定等实验项目;在实验内容的编排上,以专业主干课程实验为主体,以材料的组织、结构与性能之间的内在联系为重点。本书共编写了16个实验项目,每个实验包括实验目的、原理概述、实验设备与材料、实验内容与步骤、注意事项、实验报告要求及思考题等内容。在具体安排实验时,可以根据实验大纲、实验条件和实验学时选择性地完成实验内容。
本书可作为材料类专业,如材料科学与工程、无机材料工程、材料物理及相关专业的本科生实验教学用书,也可供有关教师、研究生以及材料类工程技术人员参考。
材料科学研究的核心是材料的组织、结构与性能的关系,材料的性能是材料研究的根本目标和最终目的。材料性能学实验是在学生学习完材料科学导论、材料科学基础、材料力学性能、材料物理性能等课程后独立开设的实验课程。通过材料性能学实验的学习,使材料工程理论与实践相结合,进一步掌握材料各种性能的基本概念、物理本质、变化规律及性能指标的工程意义,了解影响材料性能的主要因素,掌握材料性能与其化学成分、组织结构之间的关系,基本掌握提高材料性能指标、充分发挥材料性能潜力的主要途径,了解材料性能的测试原理、方法及仪器设备。
同时,为了使学生能够把实际机械零件或构件的材料性能和服役条件、失效现象结合起来,对各种性能指标的物理意义和实用意义有更深入的理解,并掌握其测试方法,明确他们之间的相互关系,分析各种内在因素和外部条件对材料性能指标的影响,故组织编写本实验教程。其目的是为学生毕业后能具有合理使用材料、制定工艺、研制新材料以及能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题的能力而打下基础,力求使学生具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。
本实验教程是根据材料科学与工程专业《材料力学性能》《材料物理性能》课程的大纲要求,基于现行相关国家标准或最新行业标准,使用标准要求的规范定义、概念、规定符号、试验程序等内容编写的。教材共分为三大部分,16个实验项目,包括了3个综合性实验,1个研究探索性实验。涵盖了材料力学性能的硬度、冲击、抗弯、磨损、断裂韧性、断口分析,材料物理性能的电学、热学、磁学部分的实验以及热工基础的工业热电偶检定、动圈式控温仪表的检定2个实用性强的实验。
本实验教程由太原科技大学郑建军编著,太原科技大学秦凤明老师提供了部分插图。作者在编写过程中,参考引用了国内的相关教材、专著、期刊及国家标准文献等,在此向本书所引用参考文献的原作者表示敬意和感谢。
本教材的编著和出版得到了山西省服务产业创新学科群项目——“清洁能源与现代交通装备关键材料及基础件”项目的支持与资助,在此表示衷心的感谢。
由于编者水平所限,所选实验内容不妥之处在所难免,殷切希望专家学者及读者提出宝贵意见,以期改进。
第1章 材料力学性能实验
实验1 材料硬度实验
实验2 冲击实验
实验3 压痕法在材料学中的应用Ⅰ
——压痕法陶瓷材料断裂韧度KIC值的测定
实验3 压痕法在材料学中的应用Ⅱ
——压痕应变法测定金属材料的残余应力
实验4 金属磨损实验
实验5 陶瓷材料抗弯强度的测定
实验6 断口分析实验
第2章 材料物理性能实验
实验7 材料阻温特性的测定
实验8 材料绝缘电阻的测定
实验9 绝缘材料介电常数的测定
实验10 压电陶瓷材料压电应变常数d33的测定
实验11 固体材料热膨胀系数的测定
实验12 材料导热系数的测量Ⅰ
——稳态平板法
实验12 材料导热系数的测量Ⅱ
——圆球法测定粒状材料导热系数
实验13 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测定
实验14 固体材料弹性模量的测定
第3章 热工基础实验
实验15 工业热电偶的检定
实验16 动圈式控温仪表的检定
附录
附录Ⅰ常用维氏、布氏、洛氏硬度的换算表
附录Ⅱ K型镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电动势(JJG 351-84,参考端温度为0℃度)(mV)
附录Ⅲ 补偿导线的热电势的允许误差
参考文献