有开口气孔所吸收的水的质量与其干燥试块的质量之比值。上述各项皆以百分数表示。体积密度是干燥试块的质量与其总体积之比。用g/cm表示。由上述得知，无论是气孔率或是体积密度都要求测量体积。本实验是根据阿基来德原理，用液体静力称重法进行测定的。基本原理与真比重的测定方法相同，测定时现将试样开口孔隙中的空气排出，充以液体（媒介液），然后称量饱和液体的试样在空气中的重量及悬吊在液体中的重量，根据公式计算得出上述各项。由于液体浮力的作用，使二次称量的差值等于被测试试块所排开的同体积液体，此值除以液体的比重即得试块的真实的体积。试块饱吸液体之前和饱吸液体之后，在空气中的二次积量差值，除以液体的比重即为试样的开口孔隙所占的体积，在按公式计算显气孔率时，液体的比重已被约去。欲使试块孔隙中的空气，在短期内被液体代替，必须采用强力排气，常用煮沸法与抽真空法两种，煮沸法适用于与水不起作用的试样，与水起作用的试样和易被水分散的试块宜用抽真空的方法排出试块中的空气，用煤油浸填后，在煤油中称量，不受水影响的试块可用水浸填在水中称量。三、实验方法（一）实验装置及设备中高温电炉，抽真空装置（剩余压力小于20mmHg），分析天平或电子天平（灵敏度0.1mg），烘箱，稀疏铜丝网吊蓝和带有溢水管的玻璃杯等附件。如采用煮沸法排气尚须煮沸用器血。（二）实验步骤1、烧成收缩率测定（1）在试样上刻线做标记，测量各试条的长度、宽度及厚度（两端），或试片的直径、厚度，做好记录；（2）将试样放在撒有薄层粗刚玉粉的耐火托板上，试条之间应保持1cm左右的间隔：（3）将放有试块的托板送至高温炉中，设定烧成程序，进行烧成：（4）用火钳将烧成后的试样从高温炉中取出，待其冷却后，测量各试条的长度、宽度及厚度（两端），或试片的直径、厚度，计算烧成收缩。2、气孔率等的测定：抽真空法（1）称量干燥试样的质量mi（精确至0.1mg）后，将各试样放入真空器血中，使试样各面暴露，彼此不重叠：（2）抽真空（残余压力小于20mmHg）5分钟后，注入液体至试样被灌没，保持真空度至试样表面不再有气体放出，停止抽真空，放入空气，取出试样：（3)将充分吸水的饱和试样用细丝悬挂于液体中，用分析天平称量其质量m2（精确至0.1mg），将饱和试样表面多余的水分用湿布擦去，迅速称量试样在空气中的质量m3（精确至0.1mg);3、气孔率等的测定：煮沸法（1）称量干燥试样的质量m1（精确至0.1mg）后，将试块放在水中煮沸，水面要维持在超过试块表面2~3mm以上，瓷质试块煮沸时间2~4小时，一般试块适当缩短至2小时，然后在水中冷却：（2）用阿基米德法测量样品m2、m3（均精确至0.1mg）。四、实验数据记录及处理
有开口气孔所吸收的水的质量与其干燥试块的质量之比值。上述各项皆以百分数表示。体积 密度是干燥试块的质量与其总体积之比。用 g/cm3 表示。 由上述得知，无论是气孔率或是体积密度都要求测量体积。本实验是根据阿基米德原理， 用液体静力称重法进行测定的。基本原理与真比重的测定方法相同，测定时现将试样开口孔 隙中的空气排出，充以液体（媒介液），然后称量饱和液体的试样在空气中的重量及悬吊在 液体中的重量，根据公式计算得出上述各项。由于液体浮力的作用，使二次称量的差值等于 被测试试块所排开的同体积液体，此值除以液体的比重即得试块的真实的体积。试块饱吸液 体之前和饱吸液体之后，在空气中的二次积量差值，除以液体的比重即为试样的开口孔隙所 占的体积，在按公式计算显气孔率时，液体的比重已被约去。 欲使试块孔隙中的空气，在短期内被液体代替，必须采用强力排气，常用煮沸法与抽真 空法两种，煮沸法适用于与水不起作用的试样，与水起作用的试样和易被水分散的试块宜用 抽真空的方法排出试块中的空气，用煤油浸填后，在煤油中称量，不受水影响的试块可用水 浸填在水中称量。 三、实验方法 （一）实验装置及设备 中高温电炉，抽真空装置（剩余压力小于20mmHg），分析天平或电子天平（灵敏度0.1mg）， 烘箱，稀疏铜丝网吊蓝和带有溢水管的玻璃杯等附件。如采用煮沸法排气尚须煮沸用器皿。 （二）实验步骤 1、烧成收缩率测定 （1）在试样上刻线做标记，测量各试条的长度、宽度及厚度（两端），或试片的直径、厚 度，做好记录； （2）将试样放在撒有薄层粗刚玉粉的耐火托板上，试条之间应保持1cm左右的间隔； （3）将放有试块的托板送至高温炉中，设定烧成程序，进行烧成； （4）用火钳将烧成后的试样从高温炉中取出，待其冷却后，测量各试条的长度、宽度及厚 度（两端），或试片的直径、厚度，计算烧成收缩。 2、气孔率等的测定：抽真空法 （1）称量干燥试样的质量 m1（精确至 0.1mg）后，将各试样放入真空器皿中，使试样各面 暴露，彼此不重叠； （2）抽真空（残余压力小于 20mmHg）5 分钟后，注入液体至试样被淹没，保持真空度至 试样表面不再有气体放出，停止抽真空，放入空气，取出试样； （3）将充分吸水的饱和试样用细丝悬挂于液体中，用分析天平称量其质量 m（精确至 2 0.1mg）， 将饱和试样表面多余的水分用湿布擦去，迅速称量试样在空气中的质量 m3（精确至 0.1mg）； 3、气孔率等的测定：煮沸法 （1）称量干燥试样的质量 m1（精确至 0.1mg）后，将试块放在水中煮沸，水面要维持在超 过试块表面 2~3mm 以上，瓷质试块煮沸时间 2~4 小时，一般试块适当缩短至 2 小时， 然后在水中冷却； （2）用阿基米德法测量样品 m2、m3（均精确至 0.1mg）。 四、实验数据记录及处理
（一）试样线收缩的计算Lo - LS=×100%Lo式中：Lo一试样烧成前的尺寸，mm；L一烧成后试样尺寸，mm。（二）气孔率、密度等的计算1、显气孔率： P,="=m×100%m,-m22、吸水率：W。="s-"x100%m3、体积密度：D,=m·Dm,-m2D, - De ×100%4、总气孔率：P =D,5、闭口气孔率：P。=P,-Pn式中：ml一干燥试块的质量（g)；m2一饱和试块的表观质量（g)；m3一饱和试块在空气中的质量（g）；Dr一实验温度下，浸渍液体的密度（g/cm3）：D一试块的真密度（g/cm3）。显气孔率、吸水率、真气孔率均计算至整数，体积密度计算至小数点后第二位。五、分析讨论题1、烧成温度与烧结温度有何区别？如何确定烧成温度？2、影响烧成收缩率的因素有哪些？根据所测量样品的烧成收缩率数据，请设计一个模具的尺寸，用于生产45.00±0.02mm×5.00±0.02mm的圆片产品。3、如何通过气孔率、吸水率和密度评价材料的烧结性能？4、分析阿基米德法中哪些操作环节会造成测量误差？如何影响？（编写：陈涵）
（一）试样线收缩的计算 100% 0 0 − = L L L S 式中：L0—试样烧成前的尺寸，mm； L—烧成后试样尺寸，mm。 （二）气孔率、密度等的计算 1、显气孔率： 100% 3 2 3 1 − − = m m m m Pn 2、吸水率： 100% 1 3 1 − = m m m W 3、体积密度： 3 2 1 1 m m m D Db − = 4、总气孔率： 100% − = t t b t D D D P 5、闭口气孔率： Pc = Pt − Pn 式中：m1―干燥试块的质量（g）； m2―饱和试块的表观质量（g）； m3―饱和试块在空气中的质量（g）； D1―实验温度下，浸渍液体的密度（g/cm3）； Dt－试块的真密度（g/cm3）。 显气孔率、吸水率、真气孔率均计算至整数，体积密度计算至小数点后第二位。 五、分析讨论题 1、烧成温度与烧结温度有何区别？如何确定烧成温度？ 2、影响烧成收缩率的因素有哪些？根据所测量样品的烧成收缩率数据，请设计一个模具的 尺寸，用于生产 φ45.00±0.02mm×5.00±0.02mm 的圆片产品。 3、如何通过气孔率、吸水率和密度评价材料的烧结性能？ 4、分析阿基米德法中哪些操作环节会造成测量误差？如何影响？ （编写：陈涵）
实验三材料力学性能测试一、实验目的1、掌握陶瓷材料弯曲强度制样要求以及测试方法：2、了解弹性模量表征的意义，掌握其测试方法和原理；3、了解材料硬度的基本概念，掌握材料硬度的表征方法。二、实验原理（一）弯曲强度测试如同金属材料一样，强度是陶瓷材料的最基本力学性能之一。虽然零部件设计一般需要以材料的抗拉强度为依据，但陶瓷等脆性无机材料的抗拉强度往往难以测得可靠数值，故其断裂强度通常只能采用弯曲方法测定。根据国标（GB6569-86工程陶瓷弯曲强度试验方法）规定，可以采用三点弯曲或四点弯曲实验方法（如图1）来测定陶瓷材料的弯曲强度。将试样放在两支点上，在两支点间的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破坏。试样在弯曲过程中同时受到正应力和剪应力的影响，中性层不受拉应力也不受压应力，中性层下侧受拉应力，中性层上侧受压应力。FA7CNb.L/2(a)RL/3LLT(b)图1工程陶瓷弯曲实验夹具尺寸（a）三点弯曲：（b）四点弯曲L-30±0.5mm1-10±0.5mmRj-2.0~5.0mmR2-2.0~3.0mm
实验三 材料力学性能测试 一、实验目的 1、掌握陶瓷材料弯曲强度制样要求以及测试方法； 2、了解弹性模量表征的意义，掌握其测试方法和原理； 3、了解材料硬度的基本概念，掌握材料硬度的表征方法。 二、实验原理 （一）弯曲强度测试 如同金属材料一样，强度是陶瓷材料的最基本力学性能之一。虽然零部件设计一般需要 以材料的抗拉强度为依据，但陶瓷等脆性无机材料的抗拉强度往往难以测得可靠数值，故其 断裂强度通常只能采用弯曲方法测定。根据国标（GB6569-86 工程陶瓷弯曲强度试验方法） 规定，可以采用三点弯曲或四点弯曲实验方法（如图1）来测定陶瓷材料的弯曲强度。将试 样放在两支点上，在两支点间的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破坏。试样在弯曲过 程中同时受到正应力和剪应力的影响，中性层不受拉应力也不受压应力，中性层下侧受拉应 力，中性层上侧受压应力。 图 1 工程陶瓷弯曲实验夹具尺寸 （a）三点弯曲；（b）四点弯曲 L-30±0.5mm l-10±0.5mm R1-2.0~5.0mm R2-2.0~3.0mm
（二）弹性模量测试弹性模量E值是反映材料力学性能的主要指标之一。在弹性范围内，也是反映固体材料质点间结合力大小的一个物理量，E由材料本身的性质决定，对于一定的材料，E值是一定的。任何物体都存在一个固有谐振频率。当物体的体积、材质一定时，该物体的谐振频率仅与其密度有关。因此，物体的固有振动频率决定了物体的强度。若能测量出物体的谐振频率就可以根据强度理论推算出物体的强度。动弹仪就是用于测量物体谐振频率的仪器。广泛用于冶治金、建筑等领域对混凝土、石板、玻璃、砖、塑料、和金属材料的弹性模量的测量。（三）硬度测试根据矿物学定义：硬度是衡量一个晶体在不同面和方向上抵抗其表面层机械损伤能力的量。一般理解为：硬度是衡量材料抵抗另一物体压入的能力的量。Taber定义硬度是定量地表示一种材料抵抗其表面层局部变形的能力。硬度是材料化学性质、物理性质和金相组织特性的综合表现。硬度的表征根据测试方法不同而有不同的表征，一般将硬度的测试分为静载荷测试法和动载荷测试法。也有分三类的，分为静负荷测试法、压头作切线运动的测试法和脉冲击负荷测试法。1、静负荷硬度测试法静负荷硬度测试法主要是对压痕进行测量，根据对压痕测量方法的不同还可分为多种，其中具代表性的有卸荷后测量压痕的布氏法、维氏法、努氏法和洛氏法，以及不卸荷测量压痕面积的压球法（测聚合物材料硬度）、肖氏回跳法和改进的维氏显微硬度计法等。布氏法和维氏法以应力与压痕面积之比来表示。如HB和HV，1HB(HV）=1×10N/mm2。在静负荷硬度测试实验中压头都比试件硬。布氏硬度测试方法就是用一个钢球压出一个球面形的压痕；维氏硬度测试方法是用金刚石做的凌锥体压头压出一个菱形面压痕。2、压头作切线运动和脉冲击负荷的动载荷的硬度测试法主要有莫氏硬度测试法：主要用于测矿石。通常将岩石硬度分为10级，如一般认为金刚石为10级莫氏硬度，刚玉为9级莫氏硬度，石英为7级莫氏硬度，以方解石为主的石灰石为3级莫氏硬度，滑石为1级莫氏硬度等。此外，划痕硬度测试法、研磨硬度测试法、连续硬度测试法等也属于压头作切线运动的测试范围。以上方法的共同点为：材料在动、静载荷作用下发生变形，通过作用力与测量变形来表征材料的硬度。由于材料在载荷作用下的变形包含了弹性变形、塑性变形、弹塑性变形和磨粒磨损过程，而不同行业针对不同材料硬度表征所关注的角度不同，因此形成了不同的材料硬度测试方法。我国也形成了针对不同材料硬度测试的国家标准，如GB/T4342《金属显微维氏硬度试验方法》、GB/T230《金属洛氏硬度试验方法》、GB/T6270《标准布氏硬度块的标定》等
（二）弹性模量测试 弹性模量 E 值是反映材料力学性能的主要指标之一。在弹性范围内，也是反映固体材 料质点间结合力大小的一个物理量，E 由材料本身的性质决定，对于—定的材料，E 值是一 定的。 任何物体都存在一个固有谐振频率。当物体的体积、材质一定时，该物体的谐振频率仅 与其密度有关。因此，物体的固有振动频率决定了物体的强度。若能测量出物体的谐振频率， 就可以根据强度理论推算出物体的强度。动弹仪就是用于测量物体谐振频率的仪器。广泛用 于冶金、建筑等领域对混凝土、石板、玻璃、砖、塑料、和金属材料的弹性模量的测量。 （三）硬度测试 根据矿物学定义：硬度是衡量一个晶体在不同面和方向上抵抗其表面层机械损伤能力的 量。一般理解为：硬度是衡量材料抵抗另一物体压入的能力的量。Taber 定义硬度是定量地 表示一种材料抵抗其表面层局部变形的能力。硬度是材料化学性质、物理性质和金相组织特 性的综合表现。 硬度的表征根据测试方法不同而有不同的表征，一般将硬度的测试分为静载荷测试法和 动载荷测试法。也有分三类的，分为静负荷测试法、压头作切线运动的测试法和脉冲击负荷 测试法。 1、静负荷硬度测试法 静负荷硬度测试法主要是对压痕进行测量，根据对压痕测量方法的不同还可分为多种， 其中具代表性的有卸荷后测量压痕的布氏法、维氏法、努氏法和洛氏法，以及不卸荷测量压 痕面积的压球法（测聚合物材料硬度）、肖氏回跳法和改进的维氏显微硬度计法等。布氏法 和维氏法以应力与压痕面积之比来表示。如 HB 和 HV，1HB(HV) = 1×10N/mm2。在静负荷 硬度测试实验中压头都比试件硬。布氏硬度测试方法就是用一个钢球压出一个球面形的压痕； 维氏硬度测试方法是用金刚石做的凌锥体压头压出一个菱形面压痕。 2、压头作切线运动和脉冲击负荷的动载荷的硬度测试法 主要有莫氏硬度测试法：主要用于测矿石。通常将岩石硬度分为 10 级，如一般认为金 刚石为 10 级莫氏硬度，刚玉为 9 级莫氏硬度，石英为 7 级莫氏硬度，以方解石为主的石灰 石为 3 级莫氏硬度，滑石为 1 级莫氏硬度等。此外，划痕硬度测试法、研磨硬度测试法、连 续硬度测试法等也属于压头作切线运动的测试范围。 以上方法的共同点为：材料在动、静载荷作用下发生变形，通过作用力与测量变形来表 征材料的硬度。由于材料在载荷作用下的变形包含了弹性变形、塑性变形、弹塑性变形和磨 粒磨损过程，而不同行业针对不同材料硬度表征所关注的角度不同，因此形成了不同的材料 硬度测试方法。 我国也形成了针对不同材料硬度测试的国家标准，如 GB/T4342《金属显微维氏硬度试 验方法》、GB/T230《金属洛氏硬度试验方法》、GB/T6270《标准布氏硬度块的标定》等
本实验参考GB/T4342，应用显微硬度计，通过光学放大，测出在一定试验力下的金刚石角锥体压头压入被测物体后所残留的压痕的对角线长度来求出被测物体的硬度。三、实验方法（一）实验装置及设备弯曲强度测试：CMT4254型电子万能试验机（详见图2~4）弹性模量测试：DT-10或DT-12型动弹仪硬度测试：显微硬度仪（测定材料表面的维氏硬度）图2CMT4254型电子万能试验机图3用于三点弯曲法测试的夹具（1-夹具：2-手动控制盒）快速上升键：用于将移动横梁快速上升（上升速度停止键500mm/min);电源指示灯缓慢上升键：用于将移动横梁缓慢上升（上升速度50mm/min);快速上升键快速下降键：用于将移动横梁快速下降（下降速度缓慢上升键500mm/min);快速下降键缓慢下降键：用于将移动横梁缓慢下降（下降速度缓慢下降键50mm/min):试样保护键试样保护键：用于消除试样在夹持过程中的初夹力：运行键运行键：按此键后，设备将按设定的试验方案进行OANS试验。图4手动控制盒停止键：此键用于在试验过程中终止试验：
本实验参考 GB/T 4342，应用显微硬度计，通过光学放大，测出在一定试验力下的金刚 石角锥体压头压入被测物体后所残留的压痕的对角线长度来求出被测物体的硬度。 三、实验方法 （一）实验装置及设备 弯曲强度测试：CMT4254 型电子万能试验机（详见图 2~4） 弹性模量测试：DT-10 或 DT-12 型动弹仪 硬度测试：显微硬度仪（测定材料表面的维氏硬度） 图 2 CMT4254 型电子万能试验机 图 3 用于三点弯曲法测试的夹具 （1-夹具；2-手动控制盒） 图 4 手动控制盒 停止键：此键用于在试验过程中终止试验； 快速上升键：用于将移动横梁快速上升（上升速度 500mm/min）； 缓慢上升键：用于将移动横梁缓慢上升（上升速度 50mm/min）； 快速下降键：用于将移动横梁快速下降（下降速度 500mm/min）； 缓慢下降键：用于将移动横梁缓慢下降（下降速度 50mm/min）； 试样保护键：用于消除试样在夹持过程中的初夹力； 运行键：按此键后，设备将按设定的试验方案进行 试验