《材料化学专业实验》教学大纲课程编号：B04020700课程名称：材料化学专业实验英文名称：SpecialExperimentsofMaterialsChemistry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 《材料化学专业实验》教学大纲 课程编号：B04020700 课程名称：材料化学专业实验 英文名称：Special 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3-1.掌握材料合成与3-1学习掌握纳米材料的各种社会知识、良好的思想制备的基本理论、基实践中的物理和化学的制备方法；道德品质，较强的社会础知识和基本技能；责任感，创新意识、竞争意识和合作精神；3-2学习大型测试设备的工作3-2掌握材料结构及原理和简单的操作流程；掌2.具有材料化学专结构表征的基本理握中小型设备的测试步骤；业所需的数学、物理、化论、基础知识和基本掌握各种金属材料的显微组学等自然科学的基本理技能；织特征。论和基本知识；3-3掌握材料常规性能的测试3.掌握材料合成与3-3.掌握材料组成、工和评估方法，熟悉完成这些艺、结构、性能关系以制备、材料结构与表征、材料性能测试实验所要使用及相应的基础理论和材料性能测试及材料成的仪器设备的主要结构和功基础知识：型与加工应用等方面的能特点及操作方法。基础知识、基本理论和3-4.学习真空熔炼炉的工作3-4.具有研究开发新材基本实验技能；原理；掌握材料模拟软件的料、新工艺的基本能4.了解相近专业的使用和简单的模型建立和实力：一般原理和知识；验条件的设定：热处理工艺5.掌握材料、化学文得到的常规钢铁组织的特献检索、资料查询及运点：金属材料的焊接设备以用现代信息技术获取相及操作规范；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：三、教学基本内容实验一：炼胶工艺（支撑课程目标3-4）1.主要仪器设备：开炼机、原料托盘、炼胶用铲、测温计2.要求学生：熟悉并掌握橡胶配合方法，开炼机混炼的操作方法加料顺序了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素，培养独立进行混炼操作的能力。实验二：挤出工艺（支撑课程目标3-41.主要仪器设备：挤出机、粉碎机、炼胶用铲、塑料桶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：炼胶工艺（支撑课程目标 3-4） 1.主要仪器设备：开炼机、原料托盘、炼胶用铲、测温计 2.要求学生：熟悉并掌握橡胶配合方法，开炼机混炼的操作方法加料顺序， 了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素，培养独立进行混炼操作的能力。 实验二：挤出工艺（支撑课程目标 3-4） 1.主要仪器设备：挤出机、粉碎机、炼胶用铲、塑料桶
2.要求学生：了解双螺杆挤出机的基本结构、操作方法。掌握拉条造粒的成型工艺和挤出产品质量的影响因素，并由此得到其它的挤出产品。实验三：能谱仪原理与成分分析实验（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：冷场发射扫描电子显微镜、能谱仪2.要求学生：了解能谱仪的工作原理掌握利用能谱仪对样品进行成分分析方法。掌握能谱仪的操作规程。实验四：透射电子显微镜分析（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：透射电子显微镜2.要求学生：结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理，结合实际样品，了解并掌握透射电镜样品的制备方法及技术要求。选用合适的样品，了解透射电镜的衬度成像原理。实验五：综合热分析仪实验（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：综合热分析仪2.要求学生：了解综合热分析仪的组成及各部分的功能。掌握利用综合热分析仪研究材料热稳定性的方法。实验六：扫描电子显微镜分析（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：扫描电子显微镜2.要求学生：掌握SEM基本结构、二次电子形貌衬度原理。观察纳米粒子的形貌，并学会分析。实验七：粉末X射线衍射实验（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：X射线衍射仪2.要求学生：了解X射线衍射仪的结构及工作原理。熟悉X射线衍射仪的操作。掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法。实验八：有机化合物的紫外吸收光谱研究（支撑课程目标3-2）1.主要仪器设备：紫外-可见-近红外分光光度计2.要求学生：了解紫外-可见分光光度法的原理及应用范围。紫外-可见分光光度计的基本构造及设计原理。苯及衍生物的紫外吸收光谱及鉴定方法。观察溶剂对吸收光谱的影响。实验九：注塑工艺（支撑课程目标3-4）1.主要仪器设备：注塑成型机、塑料桶n
3 2.要求学生：了解双螺杆挤出机的基本结构、操作方法。掌握拉条造粒的成 型工艺和挤出产品质量的影响因素，并由此得到其它的挤出产品。 实验三：能谱仪原理与成分分析实验（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：冷场发射扫描电子显微镜、能谱仪 2.要求学生：了解能谱仪的工作原理掌握利用能谱仪对样品进行成分分析方 法。掌握能谱仪的操作规程。 实验四：透射电子显微镜分析（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：透射电子显微镜 2.要求学生：结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理，结合实际样品， 了解并掌握透射电镜样品的制备方法及技术要求。选用合适的样品，了解透射电 镜的衬度成像原理。 实验五：综合热分析仪实验（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：综合热分析仪 2.要求学生：了解综合热分析仪的组成及各部分的功能。掌握利用综合热分 析仪研究材料热稳定性的方法。 实验六：扫描电子显微镜分析（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：扫描电子显微镜 2.要求学生：掌握 SEM 基本结构、二次电子形貌衬度原理。观察纳米粒子的 形貌，并学会分析。 实验七：粉末 X 射线衍射实验（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：X 射线衍射仪 2.要求学生：了解 X 射线衍射仪的结构及工作原理。熟悉 X 射线衍射仪的操 作。掌握运用 X 射线衍射分析软件进行物相分析的方法。 实验八：有机化合物的紫外吸收光谱研究（支撑课程目标 3-2） 1.主要仪器设备：紫外-可见-近红外分光光度计 2.要求学生：了解紫外-可见分光光度法的原理及应用范围。紫外-可见分光光 度计的基本构造及设计原理。苯及衍生物的紫外吸收光谱及鉴定方法。观察溶剂 对吸收光谱的影响。 实验九：注塑工艺（支撑课程目标 3-4） 1.主要仪器设备：注塑成型机、塑料桶
2.要求学生：了解塑料注射机的基本结构，掌握注塑成型的基本工艺过程。对影响注塑制品质量的工艺因素有感性认识。实验十：BaC03均分散体系的制备（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备电子天平、电加热套、离心机、光学显微镜、电磁搅拌器2.要求学生：掌握制备BaCO3单分散颗粒的化学原理和实验方法：熟悉液相化学法制备无机材料的常用操作：实验十一：综合力学性能（拉伸、弯曲、压缩强度）（支撑课程目标3-3）1.主要仪器设备：万能材料试验机2.要求学生：确定材料的抗拉强度、抗弯强度及压缩强度等，观察材料在实验所表现的各种现象，掌握试验机的使用。实验十二：橡胶的硫化工艺（支撑课程目标3-4）1.主要仪器设备：平板硫化机2.要求学生：掌握硫化本质和影响硫化的因素，掌握硫化条件的确定和实施，掌握平板硫化机的操作，了解平板硫化机的结构实验十三：钢铁材料表面化学镀镍工艺（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：电子天平、恒温水浴锅、电子天平2.要求学生：掌握化学镀镍的基本原理：熟悉活性表面化学镀镍的一般操作步骤了解化学镀镍的应用及镀层的特性：实验十四：微乳液法制备纳米碳酸钙（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：恒温磁力搅拌器、离心机、分析天平、烘箱2.要求学生：了解微乳液法制备纳米材料的实验原理。堂握微乳液法制备纳米碳酸钙的实验步骤。了解微乳液法制备纳米碳酸钙的影响因素，并对各影响因素会进行分析。学会用粒度仪检测表征所制备产物的粒径大小及分布。实验十五：软模板法制备导电高分子（支撑课程目标3-1）1.主要仪器设备：冰箱、真空干燥箱、减压蒸馏装置、离心机、吹风机2.要求学生：掌握模板法制备导电高分子纳米材料的原理和工艺。了解吡咯和苯胺聚合的实验原理。掌握导电高分子纳米纤维的制备过程，表面活性剂在反应过程中所起的作用。了解实验中对实验结果影响的各因素，并对实验结果会表征分析。实验十六：常温制备表面修饰的ZnS半导体纳米晶材料（支撑课程目标3-1）4
4 2.要求学生：了解塑料注射机的基本结构，掌握注塑成型的基本工艺过程。 对影响注塑制品质量的工艺因素有感性认识。 实验十：BaCO3 均分散体系的制备（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备电子天平、电加热套、离心机、光学显微镜、电磁搅拌器 2.要求学生：掌握制备 BaCO3 单分散颗粒的化学原理和实验方法；熟悉液相 化学法制备无机材料的常用操作； 实验十一：综合力学性能（拉伸、弯曲、压缩强度）（支撑课程目标 3-3） 1.主要仪器设备：万能材料试验机 2.要求学生：确定材料的抗拉强度、抗弯强度及压缩强度等，观察材料在实 验所表现的各种现象，掌握试验机的使用。 实验十二：橡胶的硫化工艺（支撑课程目标 3-4） 1.主要仪器设备：平板硫化机 2.要求学生：掌握硫化本质和影响硫化的因素，掌握硫化条件的确定和实施， 掌握平板硫化机的操作，了解平板硫化机的结构 实验十三：钢铁材料表面化学镀镍工艺（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：电子天平、恒温水浴锅、电子天平 2.要求学生：掌握化学镀镍的基本原理；熟悉活性表面化学镀镍的一般操作步骤； 了解化学镀镍的应用及镀层的特性； 实验十四：微乳液法制备纳米碳酸钙（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：恒温磁力搅拌器、离心机、分析天平、烘箱 2.要求学生：了解微乳液法制备纳米材料的实验原理。掌握微乳液法制备纳 米碳酸钙的实验步骤。了解微乳液法制备纳米碳酸钙的影响因素，并对各影响因 素会进行分析。学会用粒度仪检测表征所制备产物的粒径大小及分布。 实验十五：软模板法制备导电高分子（支撑课程目标 3-1） 1.主要仪器设备：冰箱、真空干燥箱、减压蒸馏装置、离心机、吹风机 2.要求学生：掌握模板法制备导电高分子纳米材料的原理和工艺。了解吡咯 和苯胺聚合的实验原理。掌握导电高分子纳米纤维的制备过程，表面活性剂在反 应过程中所起的作用。了解实验中对实验结果影响的各因素，并对实验结果会表 征分析。 实验十六：常温制备表面修饰的 ZnS 半导体纳米晶材料（支撑课程目标 3-1）
1.主要仪器设备：烧杯、磁力搅拌器、电动搅拌装置2.要求学生：了解表面修饰的ZnS半导体纳米晶质材料的制备工艺。掌握常温制备纳米材料的制备方法和工艺特征。了解纳米材料的表征手段，包括透射电镜和粒度分析等。四、教学重点与难点实验一：炼胶工艺教学重点：橡胶配合方法，开炼机混炼的操作方法加料顺序，开炼机混炼的工艺条件及影响因素教学难点：控制下刀的角度和力度，顺利割胶是关键。实验二：挤出工艺教学重点：双螺杆挤出机的基本结构、操作方法。拉条造粒的成型工艺和挤出产品质量的影响因素。教学难点：控制喂料速度、主机转速和切粒速度三者的配合，得到粗细大小合适且生产效率最高的产品。实验三：能谱仪原理与成分分析实验教学重点：能谱仪的工作原理：利用能谱仪对样品进行成分分析方法。能谱仪的操作规程。教学难点：使学生理解并掌握特征X射线在能谱仪进行元素定性和定量分析时的工作原理，并解探测器晶体将特征文射线信号转变为电信号的过程。实验四：透射电子显微镜分析教学重点：透射电镜样品的制备方法及技术要求。透射电镜的衬度成像原理。教学难点：电子衍射花样的标定和晶体结构表征。实验五：综合热分析仪实验教学重点：综合热分析仪的组成及各部分的功能。利用综合热分析仪研究材料热稳定性。教学难点：图谱分析。实验六：扫描电子显微镜分析教学重点：SEM基本结构、二次电子形貌衬度原理。观察纳米粒子的形貌，并学会分析。教学难点：图像分析。5
5 1.主要仪器设备：烧杯、磁力搅拌器、电动搅拌装置 2.要求学生：了解表面修饰的 ZnS 半导体纳米晶质材料的制备工艺。掌握常 温制备纳米材料的制备方法和工艺特征。了解纳米材料的表征手段，包括透射电 镜和粒度分析等。 四、教学重点与难点 实验一：炼胶工艺 教学重点：橡胶配合方法，开炼机混炼的操作方法加料顺序，开炼机混炼的 工艺条件及影响因素 教学难点：控制下刀的角度和力度，顺利割胶是关键。 实验二：挤出工艺 教学重点：双螺杆挤出机的基本结构、操作方法。拉条造粒的成型工艺和挤 出产品质量的影响因素。 教学难点：控制喂料速度、主机转速和切粒速度三者的配合，得到粗细大小 合适且生产效率最高的产品。 实验三：能谱仪原理与成分分析实验 教学重点：能谱仪的工作原理；利用能谱仪对样品进行成分分析方法。能谱 仪的操作规程。 教学难点：使学生理解并掌握特征 X 射线在能谱仪进行元素定性和定量分析 时的工作原理，并了解探测器晶体将特征 X 射线信号转变为电信号的过程。 实验四：透射电子显微镜分析 教学重点：透射电镜样品的制备方法及技术要求。透射电镜的衬度成像原理。 教学难点：电子衍射花样的标定和晶体结构表征。 实验五：综合热分析仪实验 教学重点：综合热分析仪的组成及各部分的功能。利用综合热分析仪研究材 料热稳定性。 教学难点：图谱分析。 实验六：扫描电子显微镜分析 教学重点：SEM 基本结构、二次电子形貌衬度原理。观察纳米粒子的形貌， 并学会分析。 教学难点：图像分析