《材料化学基础实验》教学大纲课程编号：B04020600课程名称：材料化学基础实验英文名称：FoundationExperimentsofMaterialsChemistry课程性质：独立设课学时/学分：64/2考核方式：实验报告与闭卷考试。选用教材：材料科学与工程学院实验讲义（自编教材）先修课程：材料科学基础、物理化学后继课程：材料性能学、材料测试与研究方法、复合材料工艺学、功能材料与器件适用专业及层次：材料化学专业本科生大纲执笔人：肖海连大纲审核人：王兆波一、教学目标本实验涉及了材料成型与加工、材料合成与制备、结构表征以及性能测试等四个大部分。通过本课程的学习，使学生具备下列能力：成型与加工实验：1、学习了解真空熔炼炉的工作原理，铸锭的铸造过程：2、掌握材料模拟软件的使用和简单的模型建立和实验条件的设定：3、热处理工艺得到的常规钢铁组织的特点：4、金属材料的焊接设备以及操作规范；5、清楚结晶以及长大过程，以及不同冷却条件形成的铸锭微观组织：6、学习掌握粉末冶金的优点和基本工艺流程。结构表征实验：1、学习了解大型测试设备的工作原理和简单的操作流程；2、掌握中小型设备的测试步骤：2、掌握各种金属材料的显微组织特征性能测试实验：掌握材料常规性能的测试和评估方法，熟悉完成这些材料性能测试实验所要使用的仪器设备的主要结构和功能特点及操作方法。合成与制备实验：1、学习了解纳米金属材料，陶瓷薄膜的各种实践中的物理和化学的制备方法：2、掌握金属合金材料的制备工艺流程。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标1
1 《材料化学基础实验》教学大纲 课程编号：B04020600 课程名称：材料化学基础实验 英文名称：Foundation Experiments of Materials Chemistry 课程性质：独立设课 学时/学分：64 /2 考核方式：实验报告与闭卷考试。 选用教材：材料科学与工程学院实验讲义（自编教材） 先修课程：材料科学基础、物理化学 后继课程：材料性能学、材料测试与研究方法、复合材料工艺学、功能 材料与器件 适用专业及层次：材料化学专业本科生 大纲执笔人：肖海连 大纲审核人：王兆波 一、教学目标 本实验涉及了材料成型与加工、材料合成与制备、结构表征以及性能测试等 四个大部分。通过本课程的学习，使学生具备下列能力： 成型与加工实验：1、学习了解真空熔炼炉的工作原理，铸锭的铸造过程；2、 掌握材料模拟软件的使用和简单的模型建立和实验条件的设定；3、热处理工艺得 到的常规钢铁组织的特点；4、金属材料的焊接设备以及操作规范；5、清楚结晶 以及长大过程，以及不同冷却条件形成的铸锭微观组织；6、学习掌握粉末冶金的 优点和基本工艺流程。 结构表征实验：1、学习了解大型测试设备的工作原理和简单的操作流程；2、 掌握中小型设备的测试步骤；2、掌握各种金属材料的显微组织特征。 性能测试实验：掌握材料常规性能的测试和评估方法，熟悉完成这些材料性 能测试实验所要使用的仪器设备的主要结构和功能特点及操作方法。 合成与制备实验：1、学习了解纳米金属材料，陶瓷薄膜的各种实践中的物理 和化学的制备方法；2、掌握金属合金材料的制备工艺流程。 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标
1.具有一定的人文社会3-1.掌握材料合3-1学习掌握纳米材料的各种知识、良好的思想道德品质，成与制备的基本实践中的物理和化学的制备理论、基础知识方法；较强的社会责任感，创新意识、竞争意识和合作精神：和基本技能；2.具有材料化学专业所3-2掌握材料结构3-2学习大型测试设备的工作需的数学、物理、化学等自及结构表征的基原理和简单的操作流程：掌然科学的基本理论和基本知本理论、基础知握中小型设备的测试步骤；识：识和基本技能；掌握各种金属材料的显微组3.掌握材料合成与制织特征。备、材料结构与表征、材料3-3掌握材料常规性能的测试3-3.掌握材料组性能测试及材料成型与加工成、工艺、结构、和评估方法，熟悉完成这些应用等方面的基础知识、基性能关系以及相材料性能测试实验所要使用本理论和基本实验技能：应的基础理论和的仪器设备的主要结构和功4.了解相近专业的一基础知识；能特点及操作方法。般原理和知识；3-4.具有研究开发3-4.学习真空熔炼炉的工作5.掌握材料、化学文献新材料、新工艺的原理：掌握材料模拟软件的检索、资料查询及运用现代基本能力；使用和简单的模型建立和实信息技术获取相关信息的基验条件的设定：热处理工艺本方法：得到的常规钢铁组织的特6.具有一定的科学研究点：金属材料的焊接设备以能力，能够设计实验，创造及操作规范；实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流，具有一定的批判性思维能力；三、教学基本内容实验一：本体骤合制备有机玻璃（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：恒温水浴槽、电子天平、玻璃试管、烧杯、筛板或试管夹、温度计、脱脂棉2.要求学生：通过实验了解本体聚合的基本原理和特点。实验二：乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯乳胶漆（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：电热套、搅拌电机、搅拌棒、冷凝管、温度计、三颈瓶、量筒、烧杯、滴管2.要求学生：通过实验了解乳液聚合中各组分作用和乳液聚合的特点。2
2 1.具有一定的人文社会 知识、良好的思想道德品质， 较强的社会责任感，创新意 识、竞争意识和合作精神； 2.具有材料化学专业所 需的数学、物理、化学等自 然科学的基本理论和基本知 识； 3. 掌握材料合成与制 备、材料结构与表征、材料 性能测试及材料成型与加工 应用等方面的基础知识、基 本理论和基本实验技能； 4. 了解相近专业的一 般原理和知识； 5.掌握材料、化学文献 检索、资料查询及运用现代 信息技术获取相关信息的基 本方法； 6.具有一定的科学研究 能力，能够设计实验，创造 实验条件，归纳、整理、分析 实验结果， 撰写论文，参与 学术交流，具有一定的批判 性思维能力； 3-1. 掌 握 材料合 成与制备的基本 理论、基础知识 和基本技能； 3-1学习掌握纳米材料的各种 实践中的物理和化学的制备 方法； 3-2掌握材料结构 及结构表征的基 本理论、基础知 识和基本技能； 3-2学习大型测试设备的工作 原理和简单的操作流程；掌 握中小型设备的测试步骤； 掌握各种金属材料的显微组 织特征。 3-3. 掌 握 材料组 成、工艺、结构、 性能关系以及相 应的基础理论和 基础知识； 3-3掌握材料常规性能的测试 和评估方法，熟悉完成这些 材料性能测试实验所要使用 的仪器设备的主要结构和功 能特点及操作方法。 3-4.具有研究开发 新材料、新工艺的 基本能力； 3-4.学习真空熔炼炉的工作 原理；掌握材料模拟软件的 使用和简单的模型建立和实 验条件的设定；热处理工艺 得到的常规钢铁组织的特 点；金属材料的焊接设备以 及操作规范； 三、教学基本内容 实验一：本体聚合制备有机玻璃（支撑课程目标3-1） 1.主要仪器设备：恒温水浴槽、电子天平、玻璃试管、烧杯、筛板或试管 夹、温度计、脱脂棉 2.要求学生：通过实验了解本体聚合的基本原理和特点。 实验二：乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯乳胶漆（支撑课程目标3-1） 1.主要仪器设备：电热套、搅拌电机、搅拌棒、冷凝管、温度计、三颈瓶、 量筒、烧杯、滴管 2.要求学生：通过实验了解乳液聚合中各组分作用和乳液聚合的特点
实验三：金属粉末冷等静压成型（支撑课程目标3-4）1.主要仪器设备：LDJ100/320-400型冷等静压机1台，铜粉、铝粉2.要求学生：堂握冷等静压工艺的基本过程与技术要点：了解冷等静压机的结构及相应作用：掌握工艺参数的设定方法。实验四：金属材料冲击韧性的测试（支撑课程目标3-3）1.主要仪器设备：半自动摆锤式冲击试验机（型号：JB-300B)1台，碳钢（如：45钢）：合金钢（如：40Cr钢）2.要求学生：了解冲击韧性的意义、原理与测试方法：测定金属材料的冲击韧性。实验五：金属材料的电阻点焊（支撑课程目标3-4）1.主要仪器设备：DN-16点焊机1台，不锈钢板、碳钢板2.要求学生：掌握电阻点焊的原理与主要特点：了解电阻点焊机的类型与结构：学会使用电阻点焊机焊接一种典型接头。实验六：粉末接触角的测定（支撑课程目标3-3）1.主要仪器设备：电子天平：恒温水浴：温度计：秒表2.要求学生：了解粉末接触角的测定原理，掌握其测定方法及实用性实验七：有色玻璃熔制（支撑课程目标34）1.主要仪器设备：高温电炉、混料机、箱式马弗炉2.要求学生：根据玻璃设计成分和原料成分组成进行配合料计算及配料准备，用小型进行玻璃溶质和成型实验八：荧光防伪材料的制备（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：电子天平、搅拌器、紫外灯、真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶2.要求学生：学习稀土有机配合物的制备方法：了解稀土配合物的发光原理：增强防伪意识，了解化学伪的原理。实验九：铅一锡二元合金的配制及铸态组织的显微分析（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：金相显微镜、镶嵌机、抛光机2.要求学生：磨制Pb-Sn系共晶、亚共晶、过共晶等不同成分的金相试样，运用二元共晶型相图，分析详图中典型组织的形成和特征实验十：光致变色材料三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备和性质（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：磁力搅拌器3
3 实验三：金属粉末冷等静压成型（支撑课程目标3-4） 1.主要仪器设备：LDJ100/320-400型冷等静压机1台，铜粉、铝粉 2.要求学生：掌握冷等静压工艺的基本过程与技术要点；了解冷等静压机的 结构及相应作用；掌握工艺参数的设定方法。 实验四：金属材料冲击韧性的测试（支撑课程目标3-3） 1.主要仪器设备：半自动摆锤式冲击试验机(型号：JB-300B)1台，碳钢（如： 45钢）；合金钢（如：40Cr钢） 2.要求学生：了解冲击韧性的意义、原理与测试方法；测定金属材料的冲击 韧性。 实验五：金属材料的电阻点焊（支撑课程目标3-4） 1.主要仪器设备：DN-16 点焊机 1 台，不锈钢板、碳钢板 2.要求学生：掌握电阻点焊的原理与主要特点；了解电阻点焊机的类型与结 构；学会使用电阻点焊机焊接一种典型接头。 实验六：粉末接触角的测定（支撑课程目标3-3） 1.主要仪器设备：电子天平；恒温水浴；温度计；秒表 2.要求学生：了解粉末接触角的测定原理，掌握其测定方法及实用性 实验七：有色玻璃熔制（支撑课程目标 3-4） 1.主要仪器设备：高温电炉、混料机、箱式马弗炉 2.要求学生：根据玻璃设计成分和原料成分组成进行配合料计算及配料准备， 用小型坩埚进行玻璃溶质和成型 实验八：荧光防伪材料的制备（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：电子天平、搅拌器、紫外灯、真空泵、布氏漏斗、吸滤瓶 2.要求学生：学习稀土有机配合物的制备方法；了解稀土配合物的发光原理； 增强防伪意识，了解化学伪的原理。 实验九：铅—锡二元合金的配制及铸态组织的显微分析（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：金相显微镜、镶嵌机、抛光机 2.要求学生：磨制 Pb-Sn 系共晶、亚共晶、过共晶等不同成分的金相试样， 运用二元共晶型相图，分析详图中典型组织的形成和特征 实验十：光致变色材料三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备和性质（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：磁力搅拌器
2.要求学生：以铁盐为原料，通过氧化还原、沉淀、酸碱、配位反应多步转化制的三草酸合铁酸钾实验十一：霍尔效应（支撑课程目标3-3）1.主要仪器设备：KL-4霍尔效应仪2.要求学生：了解霍尔效应的基本原理，并会用霍尔效应测量磁场实验十二：半导体激光器实验（支撑课程目标3-3）1.主要仪器设备：半导体激光器2.要求学生：了解半导体激光器的工作原理，并测量半导体激光器的输出特性和光谱特性实验十三：气相质谱仪系统实验（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：气相质谱仪2.要求学生：了解气相质谱仪的组成和结构：了解气体分析系统性能技术指标和应用范围；掌握气相质谱仪的工作原理及操作方法：了解气相质谱谱图的分析方法。实验十四：溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛薄膜（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：离心机、电热套、分析天平、烘箱、恒温磁力搅拌器、拉膜机2.要求学生：了解溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛薄膜的实验原理。掌握实验步骤。了解实验中对实验结果影响的各因素，并对实验结果会分析。实验十五：苯乙烯自由基悬浮聚合（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：电热套、搅拌电机、搅拌棒、冷凝管、温度计、三颈瓶、量筒、烧杯、滴管2.要求学生：通过实验了解聚合各组分作用和聚合特点实验十六：铁碳合金平衡组织观察（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：金相显微镜2.要求学生：了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。四、教学重点与难点实验一：本体聚合制备有机玻璃教学重点：本体聚合的基本原理和特点。教学难点：判断预聚合的完成，聚合温度的控制。4
4 2.要求学生：以铁盐为原料，通过氧化还原、沉淀、酸碱、配位反应多步转 化制的三草酸合铁酸钾 实验十一：霍尔效应（支撑课程目标 3-3） 1.主要仪器设备：KL-4 霍尔效应仪 2.要求学生：了解霍尔效应的基本原理，并会用霍尔效应测量磁场 实验十二：半导体激光器实验（支撑课程目标 3-3） 1.主要仪器设备：半导体激光器 2.要求学生：了解半导体激光器的工作原理，并测量半导体激光器的输出特 性和光谱特性 实验十三：气相质谱仪系统实验（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：气相质谱仪 2.要求学生：了解气相质谱仪的组成和结构；了解气体分析系统性能技术指 标和应用范围；掌握气相质谱仪的工作原理及操作方法；了解气相质谱谱图的分 析方法。 实验十四：溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛薄膜（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：离心机、电热套、分析天平、烘箱、恒温磁力搅拌器、拉 膜机 2.要求学生：了解溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛薄膜的实验原理。掌握实验 步骤。了解实验中对实验结果影响的各因素，并对实验结果会分析。 实验十五：苯乙烯自由基悬浮聚合（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：电热套、搅拌电机、搅拌棒、冷凝管、温度计、三颈瓶、 量筒、烧杯、滴管 2.要求学生：通过实验了解聚合各组分作用和聚合特点 实验十六：铁碳合金平衡组织观察（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：金相显微镜 2.要求学生：了解鉄碳合金在平衡状态下的显微组织。分析成分对鉄碳合金 显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 四、教学重点与难点 实验一：本体聚合制备有机玻璃 教学重点：本体聚合的基本原理和特点。 教学难点：判断预聚合的完成，聚合温度的控制
实验二：乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯乳胶漆教学重点：乳液聚合中各组分作用和乳液聚合的特点。教学难点：实验过程中搅拌速度的控制：聚合反应过程。实验三：金属粉末冷等静压成型教学重点：冷等静压工艺的基本过程与技术要点：冷等静压机的结构及相应作用：工艺参数的设定方法。教学难点：与常规单向压制成形的质量比较实验四：金属材料冲击韧性的测试教学重点：冲击韧性的意义、原理与测试方法：测定金属材料的冲击韧性。教学难点：足够实验数据的获得与统计分析。实验五：金属材料的电阻点焊教学重点：电阻点焊的原理与主要特点：电阻点焊机的类型与结构：使用电阻点焊机焊接一种典型接头。教学难点：焊接质量的控制与评价方法。实验六：粉末接触角的测定教学重点：粉末接触角的测定原理及测定方法教学难点：该实验影响因素较多，实验误差的控制是难点实验七：有色玻璃熔制教学重点：根据玻璃设计成分和原料成分组成进行配合料计算及配料准备，用小型进行玻璃溶质和成型教学难点：熔制过程发生的物化反应及着色机理实验八：荧光防伪材料的制备教学重点：稀土有机配合物的制备方法：稀土配合物的发光原理：化学伪的原理。教学难点：实验过程中，各个因素对实验结果的影响。实验九：铅一锡二元合金的配制及铸态组织的显微分析教学重点：磨制Pb-Sn系共晶、亚共晶、过共晶等不同成分的金相试样，运用二元共晶型相图，分析详图中典型组织的形成和特征教学难点：相图分析实验十：光致变色材料三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备和性质5
5 实验二：乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯乳胶漆 教学重点：乳液聚合中各组分作用和乳液聚合的特点。 教学难点：实验过程中搅拌速度的控制；聚合反应过程。 实验三：金属粉末冷等静压成型 教学重点：冷等静压工艺的基本过程与技术要点；冷等静压机的结构及相应 作用；工艺参数的设定方法。 教学难点：与常规单向压制成形的质量比较。 实验四：金属材料冲击韧性的测试 教学重点：冲击韧性的意义、原理与测试方法；测定金属材料的冲击韧性。 教学难点：足够实验数据的获得与统计分析。 实验五：金属材料的电阻点焊 教学重点：电阻点焊的原理与主要特点；电阻点焊机的类型与结构；使用电 阻点焊机焊接一种典型接头。 教学难点：焊接质量的控制与评价方法。 实验六：粉末接触角的测定 教学重点：粉末接触角的测定原理及测定方法 教学难点：该实验影响因素较多，实验误差的控制是难点 实验七：有色玻璃熔制 教学重点：根据玻璃设计成分和原料成分组成进行配合料计算及配料准备， 用小型坩埚进行玻璃溶质和成型 教学难点：熔制过程发生的物化反应及着色机理 实验八：荧光防伪材料的制备 教学重点：稀土有机配合物的制备方法；稀土配合物的发光原理；化学伪的 原理。 教学难点：实验过程中，各个因素对实验结果的影响。 实验九：铅—锡二元合金的配制及铸态组织的显微分析 教学重点：磨制 Pb-Sn 系共晶、亚共晶、过共晶等不同成分的金相试样，运 用二元共晶型相图，分析详图中典型组织的形成和特征 教学难点：相图分析 实验十：光致变色材料三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备和性质