材料现代测试方法课件

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1、聚合物材料测试方法聚合物材料的合成、加工与应用——聚合物结构的表征——了解聚合物的微观结构、亚微观结构和宏观结构。聚合物性能的测定——评价和应用新材料、控制产品的质量、研究聚合物结构与性能的关系。聚合物分子运动的测定——分子运动方式不同会导致聚合物所处的力学状态发生改变——转变。每种聚合物都有其特定的转变。研究聚合物的松弛与转变可以帮助人们了解聚合物的结构，建立结构与性能之间的关系聚合物结构的分析表征——链结构——红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、拉曼光谱、电子能谱、核磁共振、顺磁共振、X射线衍射（广角）、电子衍射、中子散射……；聚集态

2、结构——X射线衍射（小角）、固体小角激光光散射、电子衍射、电子显微镜、光学显微镜、原子力显微镜、热分析……。聚合物性能的测定——力学性能——拉伸、弯曲、剪切、压缩试验、冲击试验、蠕变曲线、应力松弛曲线、高低频疲劳试验……；流变性能——旋转流变仪、毛细管流变仪、熔体流动速率测定仪……；热性能——导热系数测定仪、示差扫描量热仪、膨胀系数测定仪、热变形温度测定仪……；电性能——表面电阻和体积电阻、介电常数、介电损耗角正切、高压电击穿试验……；研究聚合物的分子运动——通过热力学性能的变化研究分子运动——示差扫描量热仪；通过力学性质变化研究分

3、子运动——静态与动态热机械分析仪；通过电磁性质变化研究分子运动——介电松弛与核磁共振；通过体积变化研究分子运动——热膨胀计本门课程教学内容第一章聚合物材料力学性能测定第二章聚合物分子量与分子量分布测定第三章聚合物流变性能测定第四章波谱分析在聚合物材料中的应用第五章热分析在聚合物材料中的应用第六章显微分析技术在聚合物中的应用课程说明教材与参考书《聚合物研究方法》——张美珍主编，轻工出版社《高分子物理》——何曼君主编，复旦大学出版社教学方法以课堂讲授为主，结合观摩仪器使用成绩评定作业及平时表现30%；期末考试70%。第一章聚合物力学性能

4、测定§1-1描述力学性能的基本物理量§1-2聚合物拉伸试验§1-3聚合物弯曲试验§1-4聚合物冲击试验§1-1描述力学性能的基本物理量一、应力与应变应变——当材料受到外力作用而它所处的环境又使其不能产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸就会发生变化，这种变化就称为“应变”。应力——当材料产生宏观变形时，材料内部分子间或者原子间原来的引力平衡受到了破坏，因而会产生一种附加的内力来抵抗外力、恢复平衡。当到达新的平衡时附加内力和外力大小相等，方向相反。单位面积上的附加内力称为“应力”。1、简单拉伸——材料受到一对垂直于材料截面、大小相等、方向

5、相反并在同一直线上的外力作用拉伸应变：ε=L-Lo/Lo=ΔL/Lo也称为伸长率，无量纲。拉伸应力：σ=F/AoAo是材料的起始截面积；应力的单位是N/m2，称为“帕斯卡”。简单拉伸示意图A0l0lDlAFF2.简单剪切——材料受到与截面平行、大小相等、方向相反，但不在一条直线上的两个外力作用，使材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切应变。剪切应变：γs=S/d=tgθ——剪切角的正切剪切应力：τs=F/A。剪切应力的单位也是N/m2（帕斯卡）。A0FF3.均匀压缩——材料受到均匀围压力的作用材料的压缩应力就是所受到的围压力P；

6、受力后材料的体积发生变化，由原来的Vo减小为Vo-ΔV，压缩应变为：Δ=ΔV/Vo4、弯曲——对材料施加一弯曲力矩，使材料发生弯曲。主要有两种形式：F一点弯曲三点弯曲5、扭转——对材料施加扭转力矩FF简单拉伸时：杨氏模量E=σ/ε=（F/Ao）/（ΔL/Lo）简单剪切时：剪切模量G=τs/γs=（F/Ao）/tgθ均匀压缩时：体积模量B=P/Δ=PVo/ΔV由于应变是无量纲的物理量，所以模量的单位与应力的单位相同，都是N/m2（帕斯卡）。二、弹性模量——在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小。是材料刚性的一种表征，代表材料抵抗变形的

7、能力。三、材料强度——材料抵抗外力破坏的能力拉伸强度——材料抵抗拉伸破坏的能力，也称抗张强度。在规定的的温度、湿度和拉伸速度下，对标准尺寸的哑铃状试样施加拉伸载荷。当材料被拉断时，试样所承受的最大载荷P与试样的横截面积（宽度与厚度的乘积）之比即为材料的拉伸强度：σt=P/bd由于在拉伸过程中试样的宽度和厚度不断变化，所以一般采用试样起始的尺寸来计算拉伸强度。2.弯曲强度——材料抵抗弯曲破坏的能力在规定的试验条件下对标准试样施加一个弯曲力矩，直到试样断裂：测定试验过程中的最大载荷P，并按照下式计算弯曲强度：3.冲击强度——材料抵抗冲击

8、载荷破坏的能力，反映材料的韧性指标。通常定义为试样在冲击载荷作用下破坏时单位面积吸收的能量。冲击强度的试验方法有许多种，包括摆锤式冲击试验、落球式冲击试验、高速拉伸试验等。设W为试样断裂所消耗的功，可以有两种表示材料抵抗冲击载荷破坏的