本書包括光譜與能譜分析,結(jié)構(gòu)基團與微觀組織結(jié)構(gòu)分析,材料熱學、光學、電學、磁學、力學、電化學性能測試以及典型材料制備技術(shù)實驗等內(nèi)容。
黨的二十大提出,要實現(xiàn)高水平科技自立自強,深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略;要加快構(gòu)建新發(fā)展格局,著力推動高質(zhì)量發(fā)展。材料產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),要加快構(gòu)建新材料產(chǎn)業(yè)的增長引擎。隨著新材料產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,材料科學與工程專業(yè)成為國內(nèi)高校開設(shè)較多的工科專業(yè)之一。新工科建設(shè)和工程教育認證對實驗教學提出了更高的要求,實驗教學的比重明顯增加,同時,教學中對實驗項目的改造升級急需開展。材料科學是一門實驗科學,材料科學與工程學科強調(diào)材料組成、結(jié)構(gòu)、性能和工藝的相互聯(lián)系、相互制約關(guān)系,因此,實驗教學應(yīng)體現(xiàn)出這種遞進式的邏輯聯(lián)系,堅持問題導向和系統(tǒng)觀念,注重與材料學科理論知識講授的呼應(yīng)和相互促進。材料表征是現(xiàn)代材料科學的先導技術(shù),交叉融合了現(xiàn)代儀器科學、物理學、化學等多種科學技術(shù)。材料科學實驗涉及儀器操作技巧、制樣技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法等多個環(huán)節(jié),每一個環(huán)節(jié)都直接影響實驗的成敗和實驗結(jié)果的運用。實驗教學應(yīng)更多地將現(xiàn)代分析測試技術(shù)與新材料、新工藝相結(jié)合,注重科學與工程的多維度整合運用。
一般來說,材料按其組成分為高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料以及復合材料,以往的實驗教材往往側(cè)重于某一特定的材料類別,多采用指導書形式編寫,實驗項目的研究屬性有待加強。在材料科學專業(yè)的實驗教學中,我們發(fā)現(xiàn)很多學生習慣于按既定步驟完成實驗操作,而忽視了實驗技術(shù)原理、操作技巧以及數(shù)據(jù)分析處理方法的具體運用,以至于影響到畢業(yè)階段獨立完成課題和畢業(yè)論文的寫作。新工科教育背景下產(chǎn)出導向型學生綜合能力的培養(yǎng),客觀上要求在教學中把握不同類別材料實驗技術(shù)的共性特征,拓寬材料科學的學科邊界,加強學科交叉融合。
本書綜合以上變化和需求,主要從材料的成分與結(jié)構(gòu)表征、材料性能檢測以及制備工藝等方面介紹材料科學專業(yè)的主要實驗技術(shù),注重與理論課程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,強調(diào)知識內(nèi)容的循序遞進關(guān)系,突出實驗操作技能、實驗技巧的運用和實驗結(jié)果分析方法的介紹。書中避免采用“烹飪書”似的實驗指導書形式編寫,突出實驗的研究屬性,力求拓展學科邊界,吸收更多反映新材料、現(xiàn)代分析測試技術(shù)的實驗方法和設(shè)備。
本書由重慶理工大學材料分析測試中心王振林、劉文君、楊顯主編,張春紅、王維青、楊惠參編。
本書可作為高等學校材料類專業(yè)本科生、研究生的實驗教材使用,也可供相關(guān)專業(yè)的教師、企事業(yè)單位的人員使用和參考。本書在編寫過程中參考了大量的國內(nèi)外著作和文獻、資料,在此向有關(guān)作者、出版機構(gòu)及儀器企業(yè)一并致謝。另外,本書的出版得到“重慶理工大學研究生教育高質(zhì)量發(fā)展行動計劃”(gzljc202208)的資助,在此表示感謝。
由于編者水平有限,本書中疏漏之處在所難免,懇請各位讀者批評指正。
編者
2023年3月
王振林,重慶理工大學材料學院,正高*級實驗師,作者在重慶理工大學材料科學與工程學院從事教學工作16年,具有20年實驗室工作經(jīng)歷,主要從事無機功能材料、材料分析測試技術(shù)的教學與科學研究工作,擔任碩士研究生導師及本科畢業(yè)設(shè)計指導教師。主持或參與省部級以上項目12項,以第*一作者發(fā)表科研論文近40篇,其中SCI收錄12篇,EI收錄7篇,出版學術(shù)著作一部。積極開展實驗技術(shù)創(chuàng)新和開發(fā)工作,主持實驗創(chuàng)新基金和實驗技術(shù)開發(fā)項目共4項,自制的實驗設(shè)備順利應(yīng)用于實踐教學。主要從事無機非金屬材料和材料現(xiàn)代測試技術(shù)的實驗教學,平均每學年完成實驗教學約300學時,評教結(jié)論優(yōu)良。另外系統(tǒng)講授《無機材料與工藝》《建筑材料學》《涂料與涂裝》《材料實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》等理論課程。主持教學改革研究項目3項,參研1項,以第*一作者發(fā)表教研論文3篇。參與《材料實驗技術(shù)基礎(chǔ)》精品課程建設(shè)及材料學實驗教學示范中心的創(chuàng)建工作和材料學核心課程建設(shè),參與材料科學與工程無機非金屬材料方向的2009、2015、2019版培養(yǎng)方案和實驗教學大綱的制定。
第1篇材料的成分分析1
實驗1電感耦合等離子體光譜分析2
實驗2材料成分的熒光光譜分析15
實驗3材料成分的掃描電鏡能量色散譜分析25
實驗4材料組成的X射線光電子能譜分析32
第2篇材料的結(jié)構(gòu)表征46
實驗5材料X射線衍射物相、薄膜、織構(gòu)分析47
實驗6材料紅外光譜分析63
實驗7材料顯微激光拉曼光譜分析74
實驗8材料掃描電鏡形貌觀察85
實驗9材料電子背散射衍射織構(gòu)分析100
實驗10材料形貌結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡分析109
實驗11材料表面結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡分析121
實驗12白光干涉光學輪廓儀形貌分析127
實驗13金相樣品的制備及觀察133
第3篇材料的性能檢測144
實驗14材料DSC/TG綜合熱分析及熱力學參數(shù)測定145
實驗15材料的紫外/可見吸收光譜測定154
實驗16熒光材料的發(fā)光性能測定163
實驗17材料的電性能測試173
實驗18鐵磁材料的磁滯回線測定182
實驗19材料的微納米壓痕/劃痕試驗188
實驗20材料的單軸靜拉伸性能測定202
實驗21材料硬度的測定209
實驗22材料微動摩擦磨損性能及磨痕形貌測試222
實驗23金屬材料的電化學耐蝕性能測試229
第4篇材料制備工藝實驗242
實驗24鋁合金的熔煉與澆鑄243
實驗25微晶玻璃的制備及結(jié)構(gòu)、性能表征252
實驗26摻雜TiO2納米粉體的制備及光催化行為259
實驗27材料的激光表面改性及工藝優(yōu)化265
參考文獻272