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材料物理与化学实验教程

材料物理与化学实验教程

  • 作者:潘春旭
  • 出版社:中南大学出版社
  • ISBN:9787811057102
  • 出版日期:2008年09月01日
  • 页数:328
  • 定价:¥42.00
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    内容提要
    本教程为教育部高等学校材料科学与工程教学指导委员会规划教材,根据教育部高等学校材料科学与工程教学指导委员会本课程“教学基本要求”编写。
    本实验教程以材料物理与化学专业主干课程:材料科学基础、固体物理、材料物理学、无机化学、材料化学、材料性能学、新型功能材料、材料近代分析测试方法、材料制备技术等为基础,使学生在学完这些课程后能在实验动手能力方面得到进一步的培养与训练。教程内容以材料的物理方法与化学方法制备、物理与化学性能测试、微结构表征等为主,以机械性能测试和工艺实验为辅,收集整理了目前比较成熟的有关材料制备、表征与性能测试实验,并设计了若干综合性实验。每个实验主要包含实验目的、实验原理、实验设备和材料、实验内容与步骤、实验报告、问题与讨论,以及参考文献等内容,旨在为学生和指导教师提供尽可能完备与系统的实验指导。另外,本教程还列举了与实验内容相关的大量附录资料和数据。
    本教程可作为高等院校材料物理与材料化学专业,以及物理、化学、机械和其他材料类等专业本科生的实验教学用书,各学校可以根据自身实验条件和学科特点有选择性地开设实验。此外,本教程也可供研究生在进行科学研究中作为实验手册使
    文章节选
    **章 材料的物理与化学制备
    实验四 放电等离子体烧结(SPS)样品制备
    一、实验目的
    1.了解放电等离子体烧结(SPS)的基本原理和结构。
    2.掌握粉体材料的烧结方法。
    二、实验原理
    放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS),又被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结,是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术。由于等离子活化烧结技术融等离子活化、热压、电阻加热为一体,因而具有升温速度快、烧结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构、获得的材料致密度高、性能好等特点。该技术利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程,对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义,在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性,现已应用于金属、陶瓷、复合材料以及功能材料、纳米块体材料和非晶块体材料的制备。
    关于SPS的烧结机理目前还没有达成较为统一的认识。一般认为,SPS过程除具有热压烧结的焦耳热和加压造成的塑性变形促进烧结过程外,还在粉末颗粒间产生直流脉冲电压,并有效利用了粉体颗粒问放电��生的自发热作用,因而产生了一些SPS过程特有的现象。SPS的烧结有两个非常重要的步骤,首先由特殊电源产生的直流脉冲电压,在粉体的空隙产生放电等离子,由放电产生的高能粒子撞击颗粒间的接触部分,使物质产生蒸发作用而起到净化和活化作用,电能储存在颗粒团的介电层中,介电层发生间歇式快速放电,如图4—1所示。等离子体的产生可以净化金属颗粒表面,提高烧结活性,降低金属原子的扩散自由能,有助于加速原子的扩散。这种放电直接加热法,热效率极高,能实现均匀加热,容易制备出均匀、致密、高质量的烧结体。SPS烧结系统如图4-2所示。
    ……
    目录
    **章 材料的物理与化学制备
    实验一 电子束蒸发薄膜的制备
    实验二 磁控溅射薄膜的制备
    实验三 激光脉冲沉积(PLD)薄膜的制备
    实验四 放电等离子体烧结(SPS)样品制备
    实验五 材料的自蔓延高温合成
    实验六 材料的激光表面相变硬化处理
    实验七 非晶薄带材料的制备
    实验八 声子晶体的制备
    实验九 功能陶瓷材料的制备
    实验十 巨磁电阻材料(体材、薄膜)的制备
    实验十一 氧化锌(ZnO)纳米线的制备
    实验十二 碳纳米管的制备
    实验十三 电沉积纳米晶薄膜的制备
    实验十四 阳极氧化物薄膜的制备
    实验十五 水热法调控制备不同形貌的纳米材料
    实验十六 钛酸钡纳米粉体的水热合成法制备
    实验十七 溶胶一凝胶法纳米材料(薄膜、粉末和复合粒子)的制备
    实验十八 原位聚合法制备碳纳米管/聚合物复合材料
    实验十九 熔融法制备聚合物纳米复合材料
    第二章 材料的物理与化学性能
    实验二十 材料弹性模量的测量
    实验二十一 材料的综合热分析
    实验二十二 材料动态热力学分析
    实验二十三 材料线膨胀系数的测量
    实验二十四 材料热电势的测量
    实验二十五 表面接触角的测虽
    实验二十六 材料介电、压电性能的测量
    实验二十七 材料变温电导率的测量
    实验二十八 陶瓷材料热稳定性的测量
    实验二十九 陶瓷电容器的电化学失效实验
    实验三十 循环伏安特性的测量
    实验三十一 纳米线阵列的场发射性能测量
    实验三十二 声子晶体透射系数与反射系数的测量
    实验三十三 材料磁电阻性质的测量
    实验三十四 金属薄膜电阻率的测量
    实验三十五 半导体薄膜霍尔效应的测定
    实验三十六 超导薄膜临界转变温度Tc的测量
    实验三十七 纳米颗粒复合材料光吸收谱的测量
    实验三十八 半导体纳米材料非线性光学性质的测量
    实验三十九 纳米二氧化钛光催化性能的测量
    第三章 材料的力学性能
    实验四十 材料的硬度实验
    实验四十一 材料的静拉伸实验
    实验四十二 材料断裂韧性KIc的测量
    实验四十三 材料的冲击实验
    实验四十四 材料的疲劳实验
    实验四十五 材料的磨损实验
    实验四十六 材料腐蚀速度的测量
    实验四十七 薄膜一基体界面结合强度的测量
    第四章 材料的成分、组织与结构表征
    实验四十八 材料化学成分定量分析
    实验四十九 材料的热处理
    实验五十 材料的金相样品制备
    实验五十一 材料的金相显微分析
    实验五十二 X射线衍射仪(XRD)与物相分析
    实验五十三 X射线衍射仪晶体点阵常数的精确测定
    实验五十四 X射线光电子能谱(XPS)分析
    ……
    第五章 综合性实验
    附录
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