材料物理性能实验指导书.doc

实 验 教 学 指 导 书 学 院 名 称 材料科学与工程学院 课 程 名 称 材料物理性能 开课实验室 材料物理性能实验室 执 笔 人 马景云 审 定 人 陈玉清 修（制）订日期 2012年3月 目 录 实验一钛酸钡制备钛酸钡制备使学生，通过本实验课的学习，对本专业的材料制作工艺过程和材料性能及测试有系统了解，使学生掌握材料结构组成、性能间相互关系及变化规律，理解的基本原理和基本的操作技能，同时使学生掌握实验室设备的原理和使用方法， 试剂：钛酸丁酯，醋酸钡，异丙醇，冰醋酸，36%醋酸溶液，氢氧化钾 三、实验内容与步骤 1.钛酸锆粉体的合成 2.研磨 3.成型（半干压）Φ10mm圆片 4.干燥 5.修坯、试样尺寸测定.试样干燥、干燥后尺寸测定.烧成烧成收缩的测定.被银烧银.上电极介电常数测定 电测定 6）SEM观察煅烧后粉体的形貌, XRD 检测样品的物相组成。 8）成型：在煅烧好的粉体中加入适量的质量分数为4.5%的PVA溶液作为粘结剂，混合均匀后，使用压片机，在10MPa压力下压制成厚度为1.5mm、直径为15mm的坯体（具体尺寸大小需要测量。 9）烧成：把样品迭放在刚玉板上，样品之间垫上一些同种成分的熟料粉或经煅烧的 ZrO2粉。坩埚口和刚玉板都应磨平。坩埚应放在炉膛内温度均匀的区域，即炉膛中央部位，不能大靠近硅碳棒和炉门。注意：在烧结前将坯体120℃干燥6h。具体烧结升温制度为：， 分别在1450, 1500, 1550和1600oC空气气氛中烧结4 h，升温和降温速率均为10oC/min. 实验二 铁磁材料的磁性分析测试（4学时） 一、实验目的 1、掌握铁磁材料磁滞回线的概念。 测定样品的基本磁化曲线，作—H曲线。 测定样品的HC、Br、Hm和Bm等参数。 测绘样品的磁滞回线。 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ=B/H很高。另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图2-1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。 将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化，图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线oa所示，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至Hs时，B达到饱和值Bs，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时感强度B的值也要减小。图28-1表明，当磁场从Hs逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H=O时，磁感应强度B值并不等于0，而是保留一定大小的剩磁Br。 当磁场反向从O逐渐变至－HD时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，可以施加反向磁场。当反向磁场强度等于某一定值HD时，磁感应强度B值才等于0，HC称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，曲线RD称为退磁曲线。如再增加反向磁场的磁场强H，铁磁材料又可被反向磁化达到反向的饱和状态，逐渐减小反向磁铁的磁场强度至0时，B值减小为Br。这时再施加正向磁场，B值逐渐减小至0后又逐渐增大至饱和状态。 图2-1还表明，当磁场按HS→O→HC→HS→O→HD→HS次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS′R′D′S变化，可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化，这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。磁滞是铁磁材料的重要特性之一，研究铁磁材料的磁性就必须知道它的磁滞回线。各种不同铁磁材料有不同的磁滞回线，主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力大小不同。 当铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将会发热，要消耗额外的能量，因为反复磁化时磁体内分子的状态不断改变，所以分子振动加剧，温度升高。使分子振动加剧的能量是产生磁场的交流电源供给的，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种在反复磁化过程中能量的损耗称为磁滞损耗，理论和实践证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 应该说明，当初始状态为H=B=O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依