材料物理性能实验指导书草案

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1、材料物理性能实验指导书（试用）主编：刘晓英戚琳大连理工大学材料科学与工程学院实验一材料电导率测量实验实验二材料热性能测量实验6实验三材料磁性能测量实验11实验一材料电导率测量实验一、实验目的1、学习D60K型数字金属电导率测量仪的工作原理和使用方法；2、熟悉金属材料电导率测试的试样制备、测试步骤和数据处理方法；3、深化对金属材料电导率物理本质的认识，掌握如何通过电导率测试来分析和研究材料的导电性。二、实验概述材料的导电性是材料物理性能中比较重要的性能之一，代表物体传导电流的能力。众所周知，电阻在物理学中表示导体对电流/阻碍作用的大小。导体的电

2、阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。由于一段材料的电阻值受其尺寸和形状的影响，人们通常使用电阻率卩来表征材料的导电能力，电阻率卩的单位是另一个表征材料导电能力的物理量是电导率6电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。它与电阻率P是互为倒数关系，电导率的单位是电阻率的倒数，是S/m即哂门子/米二另外一种表示物质导电性能的物理单位是导电率，其单位是%IACS,其定义为试样电导率与某一标准值的比值的百分数称为该试样的导电率。1913年，国际退火铜标准确定：采用密度为8.89g/cm、长度为lm、重量为lg、电阻为

3、0.15328Q的退火铜线作为测量标准。在200°C温度下，退火Cu线的电阻系数为0.017241fl”mm7m（或电导率为58.OMS/m）时确定为100%IACS（国际退火铜标准，InternationalAnnealedCopperStandard）□其他任何材料的导电率（％IACS）可用如下公式计算：导电率（％IACS）=0.017241/“*100%〃是待测样品的电阻率。三、实验设备与材料实验设备：D60K数字涡流式金属电导率测量仪实验材料：退火态纯铜、退火态铜锌合金、退火态纯铝、变形量30%的纯铝图1.1D60K数字金属电导率测量

4、仪四、实验原理D60K数字涡流式金属电导率测量仪是利用试件电导率变化导致检测线圈阻抗变化来测量材料电导率的仪器，主要用于非铁磁性金屈电导率的测量。当载有交变电流的线圈（也称探头）接近导电材料表而时，由于线圈交变磁场的作用，在材料表而和近表而感应出旋涡状电流，此电流即为涡流。材料中的涡流又产生自己的磁场反作用于线圈，这种反作用的大小与材料表面和近表而的导电率有关。通过涡流导电仪可直接检测出非铁磁性导电材料的导电率。线圈阻抗Z=F（（r>“、x>f>h）/、“分别代表试样的电导率和磁导率；“=〃曲“°是真空磁导率；对非铁磁性材料，“严1;x代表线

5、圈的形状和几何参数；I、/分别代表线圈中电流及其频率；/M弋表线圈距样品表而距离。五、样品制备木实验仪器主要用于测量有色金属材料及制件的电导率，如工业部门广泛应用的铝及铝合金，钛及钛合金，铜及铜合金，奥氏体不锈钢等非铁磁性金属材料及制件。样品尺寸要求厚度H细》是感应电流穿透厚度，样品尺寸最小厚度H不得低于1.5mm；试样直径DNL5d,d是涡流直径，样品最小直径不得低于16mm；制备出符合本实验设备的样品后，需进行800#以上砂纸打磨并用抛光布抛光，去除表而明显划痕。表而预处理后用酒精或丙酮超声清洗，去除表而油污。用吹风机吹干表而的水渍，以备

6、后续电导率测试实验。六、实验步骤及注意事项1、准备阶段①打开仪器便携箱盖，连接探头；②开启仪器电源开关，预热10分钟；③仪器默认的计量单位为“MS/nT,若要用“％IACS"单位可按转换键。2、校准仪器零点①取出仪器配备的高、低值电导率标准试块，分别对仪器进行校正调零；②首先按照标样的电导率值调节仪器“读数J接着根据标样调节“高值校正"和“低值校正''各一次后，再重复上述步骤，直至仪器校正完成。3、试样电导率值测量将探头置于样品表面，调节“读数'，旋钮，使仪器电平指示为“零J反复2-3次之后，仪器电平指示均为“零'，，则记录数据。※注意事项：

7、1、不易长时间手持探头，会引起探头温度升高，影响测量精度；2、尽量避免用手触摸试样块，以免沾染汗溃、油污，产牛划痕；3、将试样块放置于桌面上进行测量。七、实验报告1、实验数据整理试样编号材料名称组织或状态电导率测试平均值1纯铜退火2铜锌合金退火3纯铝退火4纯铝冷变形30%2、实验结果分析和讨论分析各试样的电导率测试数值，并比较纯铜和铜锌合金（退火态）之间；纯铜和纯铝（退火态）之间；纯铝退火态和冷变形30%状态之间的电导率差异，讨论每组对比试样间产生差异的原因或机理。3、通过查阅资料，阐述该型号仪器的电导率测试原理，并总结本次实验的步骤。八、思

8、考题1）如果测试样品表面有油污或者划痕，则测试结果偏大还是偏小？导致其产牛的原因是什么？2）待测样品处于室温和处于100°C环境温度下的电导率测试结果有何不同？实验