材料科学基础精选实验教程

第一篇基础性实验
第1章金相显微镜的原理、结构及使用
1.1金相显微镜的构造
1.1.1照明系统
1.1.2机械系统
1.1.3光学系统
1.2显微镜成像原理
1.3显微镜的放大率
1.4透镜成像的质量
1.4.1球面像差
1.4.2色像差
1.4.3像域弯曲
1.5显微镜的物镜
1.5.1数值孔径
1.5.2分辨率
1.5.3焦深(垂直分辨率)
1.5.4工作距离与视场范围
1.5.5物镜的基本类型
1.6显微镜的目镜
1.7金相显微镜的照明系统
1.7.1光源
1.7.2临界照明与科勒照明
1.7.3照明方式与垂直照明器
1.7.4光阑
1.7.5滤色片
1.8金相显微镜的使用
1.8.1使用规程
1.8.2使用注意事项
1.9图像采集与处理
1.10实验部分
1.10.1实验目的
1.10.2实验内容
1.10.3实验报告要求
1.10.4思考题
参考文献
第2章定量金相分析
2.1引言
2.2基本符号和基本方程
2.3定量分析的基本方法
2.3.1比较法
2.3.2截线法
2.3.3截面法
2.4定量分析在材料研究中的应用
2.4.1晶粒尺寸的测定
2.4.2第二相颗粒的几何尺寸测定
2.4.3误差分析
2.4.4金相图像分析系统
2.5实验部分
2.5.1实验目的
2.5.2实验内容
2.5.3实验报告要求
2.5.4思考题
参考文献
第3章金相显微试样的制备
3.1概述
3.2金相显微试样的制备
3.2.1取样
3.2.2镶样
3.2.3磨光
3.2.4抛光
3.2.5腐蚀
3.3实验部分
3.3.1实验目的
3.3.2实验内容
3.3.3实验报告要求
3.3.4思考题
3.3.5拓展实验研究
参考文献
第4章金属材料的硬度测定
4.1概述
4.2洛氏硬度及其测试方法
4.2.1洛氏硬度测试原理
4.2.2洛氏硬度的测试
4.3布氏硬度及其测试方法
4.3.1布氏硬度测试原理
4.3.2布氏硬度的测试
4.3.3布氏硬度的特点
4.4维氏硬度及其测试方法
4.4.1维氏硬度测量原理
4.4.2维氏硬度的测试
4.4.3维氏硬度的特点
4.5显微硬度及其测试方法
4.5.1测量原理
4.5.2显微硬度的测试步骤
4.5.3影响显微硬度值的因素
4.6使用硬度计应注意的事项
4.7实验部分
4.7.1实验目的
4.7.2实验内容
4.7.3实验报告要求
4.7.4思考题
4.7.5拓展实验
参考文献
第5章扫描电子显微分析
5.1光学显微镜的分辨率极限
5.2电子波长及电子显微镜分辨率
5.3电子束与物质的相互作用
5.3.1二次电子
5.3.2背散射电子
5.3.3特征X射线
5.3.4俄歇电子
5.3.5阴极荧光
5.4扫描电镜的主要工作原理
5.4.1扫描电镜的原理简介
5.4.2扫描电镜的放大倍数和分辨率
5.4.3扫描电镜的景深
5.4.4二次电子及其成像
5.4.5背散射电子及其成像
5.4.6特征X射线及成分分析
5.5扫描电镜的组成系统
5.5.1电子光学系统
5.5.2电磁偏转系统
5.5.3扫描系统
5.5.4信号检测放大系统
5.5.5真空系统和试样室
5.6电磁透镜成像质量
5.6.1球面像差
5.6.2色差
5.6.3像散
5.6.4衍射差
5.7图像的分辨率及其影响因素
5.8扫描电镜的使用
5.8.1样品的制备
5.8.2重要操作步骤
5.8.3电子光学系统合轴
5.9实验部分
5.9.1实验目的
5.9.2实验内容
5.9.3实验报告要求
5.9.4思考题
5.9.5拓展实验
参考文献
第6章X射线衍射分析
6.1引言
6.2X射线衍射仪的原理
6.3X射线衍射技术在材料分析中的应用
6.3.1物相分析
6.3.2X射线衍射仪的基本组成
6.4X射线衍射实验方法
6.4.1样品的制备
6.4.2实验参数选择
6.5物相分析原理和方法
6.5.1物相分析原理
6.5.2物相定性分析的方法
6.6实验部分
6.6.1实验目的
6.6.2实验内容
6.6.3实验报告要求
6.6.4思考题
6.6.5拓展实验
参考文献
第二篇综合性实验
第7章晶体结晶过程观察与凝固条件对金属铸锭组织的影响
7.1引言
7.2盐类结晶过程观察
7.3铸锭组织
7.4影响柱状晶区和等轴晶区生长的因素
7.5实验部分
7.5.1实验目的
7.5.2实验内容
7.5.3实验报告要求
7.5.4拓展实验
参考文献
第8章金属材料的塑性变形与再结晶
8.1塑性变形的基本方式及其特征
8.1.1滑移
8.1.2孪生
8.2冷塑性变形对金属组织与性能的影响
8.3冷变形后金属加热时组织与性能的变化
8.3.1回复
8.3.2再结晶
8.3.3晶粒长大
8.4实验部分
8.4.1实验目的
8.4.2实验内容
8.4.3实验报告要求
8.4.4思考题
8.4.5拓展实验
参考文献
第9章碳钢组织观察及性能分析
9.1引言
9.2Fe-Fe3C相图
9.2.1钢的相变
9.2.2冷却速度对组织的影响
9.3钢的热处理
9.3.1过冷奥氏体转变曲线
9.3.2过冷奥氏体连续冷却转变曲线
9.4钢的热处理工艺
9.4.1退火
9.4.2正火
9.4.3淬火
9.4.4回火
9.5钢的显微组织
9.5.1钢的退火组织
9.5.2钢的淬火组织
9.5.3钢的回火组织
9.5.4钢中的贝氏体
9.6实验部分
9.6.1实验目的
9.6.2实验设备及用品
9.6.3实验内容
9.6.4实验报告要求
参考文献
第三篇研究性实验
第10章碳钢及合金钢的应用
10.1碳钢的分类及应用
10.1.1普通碳素结构钢
10.1.2优质碳素结构钢
10.1.3碳素工具钢
10.2合金钢
10.2.1合金元素在钢中的作用
10.2.2合金钢分类及牌号
10.3合金结构钢
10.3.1低合金结构钢
10.3.2合金渗碳钢
10.3.3合金调质钢
10.3.4合金弹簧钢
10.3.5滚珠轴承钢
10.4合金工具钢
10.4.1低合金工具钢
10.4.2高合金工具钢
10.5特殊性能钢
10.5.1不锈钢
10.5.2耐热钢
10.5.3低温钢
10.5.4耐磨钢
10.6实验部分
10.6.1实验目的
10.6.2实验设备及用品
10.6.3实验内容
10.6.4实验报告要求
参考文献
第11章钢的热处理及其晶粒细化
11.1钢晶粒细化的必要性
11.2奥氏体的晶粒度及晶界显示
11.2.1奥氏体的晶粒度
11.2.2原奥氏体晶界的显示
11.3钢在加热过程中的组织转变
11.4组织遗传性的影响因素
11.5晶粒细化的热处理工艺
11.5.1低合金钢和碳钢
11.5.2合金钢
11.6实验部分
11.6.1实验目的
11.6.2实验设备及用品
11.6.3实验内容
11.6.4实验报告要求
参考文献
第12章无铅钎料的研制
12.1锡钎焊的发展史
12.2电子行业对无铅钎料的要求
12.2.1表面封装技术的发展
12.2.2SMT的可靠性对无铅钎料的要求
12.3国内外研究状况
12.4焊锡的相图与组织
12.5Sn-Cu系无铅钎料
12.5.1Sn-Cu系无铅钎料的特性
12.5.2Sn-Cu系无铅钎料存在的问题
12.5.3添加不同元素对Sn-Cu系无铅钎料性能的影响
12.5.4Sn-Cu系无铅钎料的发展方向
12.6Sn-Ag系及Sn-Ag-Cu系无铅钎料
12.6.1Sn-Ag二元合金
12.6.2Sn-Ag-Cu三元合金
12.6.3Sn-Ag-Cu系三元钎料的合金组织及金属间化合物
12.7实验部分
12.7.1实验目的
12.7.2实验内容
12.7.3实验报告要求
参考文献
第13章纳米氧化锌的制备及形貌观察
13.1引言
13.2纳米氧化锌的应用
13.3纳米氧化锌的制备
13.3.1水热法
13.3.2水热反应过程
13.4实验部分
13.4.1实验目的
13.4.2实验原料及仪器
13.4.3实验过程
13.4.4实验内容
13.4.5实验注意事项
13.4.6思考题
13.4.7实验报告要求
参考文献
第14章微晶玻璃的制备与性能测试
14.1引言
14.1.1微晶玻璃的性能及应用
14.1.2微晶玻璃的分类
14.2微晶玻璃的制备方法
14.2.1整体析晶法
14.2.2烧结法
14.2.3溶胶-凝胶法
14.2.4浮法
14.3微晶玻璃的性能
14.3.1密度
14.3.2强度
14.3.3硬度
14.3.4热膨胀系数和抗热冲击性能
14.3.5电阻率
14.3.6介电常数和介电损耗
14.3.7化学性质
14.3.8光学性质
14.4CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃微观组织观察
14.5实验部分
14.5.1实验目的
14.5.2实验设备及原料
14.5.3实验内容
14.5.4思考题
14.5.5实验报告要求
参考文献

《材料科学基础精选实验教程》包括金相显微镜的原理、结构及使用、定量金相分析、金相显微试样的制备、金属材料的硬度测定、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、晶体结晶过程观察与凝固条件对金属铸锭组织的影响、金属的材料的塑性变形与再结晶、碳钢组织观察及性能分析、碳钢及合金钢的应用、钢的热处理及其晶粒细化、无铅钎料的研制、纳米氧化锌的制备及形貌观察、微晶玻璃的制备与性能测试共14章。并编写了培养学生实验研究能力、创新能力的基础性实验、综合性实验、研究型实验。每个实验介绍了实验目的、实验内容、实验报告要求，思考题等，在要求掌握的实验之外，又提出了相关拓展实验。

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