材料物理性能试验指导书

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1、材料物理性能试验指导书西南交通大学二零零五年三月-19-课程名称：材料物理性能英文名称：PhysicalPropertiesofMaterials实验指导书名称：材料物理性能实验指导书编者：朱德贵一、学时学分总学时：48总学分：3实验时数：8实验学分：0.5二、实验的地位、作用和目的实验是材料物理性能课程中重要的实践环节。通过实验，使学生加深对课堂教学内容的理解，加深对所学物理性能测试原理、方法、表征方式等的理解，培养学生物性测试设备的使用能力，培养正确选用物性测试手段的能力。三、基本原理及课程简介材料物理性能是一门专业基础课，主要讲述材料物理性能的基

2、本原理、物理概念、基本测试原理测试方法。实验课以介绍基本原理及实验测试基本方法，使学生学会正确选用测试手段，明确每一物理性能的本质及应用。四、实验方式与基本要求1．由指导教师讲清实验的基本原理、要求、实验设备使用方法、实验目的及注意事项：2．实验每组2-4人，每个实验时间2h，由学生独立操作完成实验：3．了解试验原理、设备工作原理，及测试方法，并弄清每一性能测试与材料组织转变的相互关系。五、考核与报告1．学生按指导书要求提交实验报告，实验结果须有指导教师签字方有效：2．实验指导教师对报告进行批改、评分。六、设备及器材配置每组：l、电子电位差计l台2、电

3、阻箱3、电桥3台4、分光光度计5、光强测试仪2台6、磁性测试仪7、膨胀分析仪3台8、耗材七、实验项目与内容提要：序号实验名称内容提要每组人数实验时数实验者类别所在实验室备注1膨胀法测定钢的相变温度1．了解膨胀测试原理及方法．2．完成钢在加热和冷却过程中膨胀曲线测定及相变点确定．2~42本科材料实验室2钢的电学性能测定1．了解电阻测量方法．2．了解电阻与材料处理工艺及组织结构关系．3．测定不同处理工艺的材料的电阻及电阻与温度关系．2~42本科材料实验室3材料光学性能测定1．了解材料组织的结构与光学性能关系．2．测定材料透光率及发光强度2~42本科材料实验

4、室4材料磁学性能分析1．了解材料磁学性能及磁化曲线2．测定材料磁化强度及磁滞曲线2~42本科材料实验室-19-实验一膨胀法测定钢的相变温度和膨胀系数一、实验目的1．了解膨胀测试原理及方法。2．测定钢在加热和冷却过程中膨胀曲线并确定起其相变点。二、实验原理热容理论认为：晶体中，原子围绕其平衡位置作简谐振动，当温度增加时振幅增大，动能增大，使得固体材料的热容增加。显然，这样无法解释热膨胀现象。因为作简谐振动的原子不论其振幅多大，其振动中心不能产生位移。既然热膨胀的存在确定无疑，显然表明原子振动是非简谐振动。按照格律乃森的经验公式，相邻两原子的位能式中a、b

5、为常数；r为原子；m和n分别表示引力和斥力的幂指数。对于金属材料，m约等于3，而n在很宽的范围内变化，但总是n>m。正是由于这种位能的不对称变化引起了固体的热膨胀。当材料的温度从T1变化到T2时，材料的体积由V1变到V2，则该材料的平均体膨胀系数为：当ΔT趋近于零时，上式的极限值(在压力P恒定的情况下)定义为微分体膨胀系数，即该材料在温度T时的体膨胀系数：由于体膨胀系数β值的测定比较困难。通常采用线膨胀系数α来表示材料的膨胀特性，即。材料在T1至T2温度区间的平均线膨胀系数为。对于各向同性材料近似有。当材料内部不发生组织结构转变时，其线膨胀系数。随温度

6、T的变化曲线如图l所示。由于温度变化所引起的材料内部组织结构的改变，会造成α随温度T的变化曲线的改变。例如，当温度达到发生第一类相变的温度时，此时由于存在体积的突然改变，使α-19-趋于无穷大，如图2(a)所示：当发生第二类相变时(磁性转变，有序一无序转变)，在转变温度处α值有突变，如图2(b)所示。因此，根据膨胀系数α随温度T的变化曲线上所产生的附加变化，可以分析材料的组织结构变化。这是研究材料相变的重要方法之一。另外，由于温度的提高，造成材料内部晶体缺陷的增多，使得α随温度T的变化曲线在高温段有别于比热容随温度的变化。三、实验测试方法材料膨胀系数的

7、测定取决于两个物理量—温度、位移的准确测量。一般情况下，温度的测定使用热电偶。位移的测定可以使用千分表法、光学法、可变变压器法等。无论采用何种方法，其基本原理如图3所示。四、实验内容本实验使用Forma3to卜D全自动膨胀仪，测定钢的膨胀系数和相变点。参观千分表法和光学法膨胀测定仪。五、实验报告1．简述实验目的和原理：2．整理实验数据，确定材料的临界温度，计算其膨胀系数；3．误差分析及讨论。-19-材料物理性能实验报告实验名称：指导教师签名姓名班级学号成绩1、实验目的：2、实验原理：3、实验纪录：4、实验结果计算与分析：5、分析讨论-19-实验二钢的电

8、学性能测定一、实验目的1．了解电阻测量方法。2．了解电阻与材料处理工艺及组织结构关系。3．测定