课程名称：材料研究与测试方法

课程名称（英文）： Analytical methods of materials

实验课程编号：

课程性质：学科基础课

课程属性：必修课

教材名称：材料现代研究方法

实验指导书名称：

课程总学时：56

实验总学时：12

开设实验项目数：5

总学分：3.5

应开实验学期：第六学期

适用专业：材料科学与工程、功能材料

先修课程：《材料科学基础》、《普通物理》、《物理化学》

本大纲主撰人：张颖、任耘    审核人：尹洪峰    负责人：肖国庆

一、课程的目标及基本要求

使学生对材料常用的各种现代分析方法有一个较全面的了解认识；了解各种现代分析方法的基本原理、过程、设备、应用，掌握光学显微分析、X射线衍射分析、电子显微分析、热分析、光谱分析等方法相应的基本知识、基本技能及必要的理论基础。使学生具备从事材料分析测试工作的初步基础，（能正确选择材料分析、测试方法，能看懂、会分析一般测试结果），具备通过继续学习掌握材料分析新方法、新技术的自学能力。

二、课程实验的目的要求

材料研究方法实验是材料研究方法课程的必开实验，其目的主要是：

使学生熟悉光学显微镜的构造、相关性能指标，掌握光学显微镜的调节和使用方法，能正确、熟练使用光学显微镜，并对材料的显微结构进行描述、比较和评价。

掌握X射线衍射分析的基本原理和方法，能看懂衍射曲线并进行定性分析及定量计算。

了解扫描电镜的基本结构、原理及操作。了解扫描电镜图像衬度原理和不同信号产生的图像特征，能分析简单的显微图像。

了解差热分析、热重分析的基本原理；了解热分析仪器的结构及使用方法；熟悉综合热分析的特点，掌握综合热曲线的分析方法。

初步了解傅立叶变换红外光谱仪的结构及工作原理； 熟悉傅立叶变换红外光谱仪的操作过程；初步学会读谱图。

通过实验使学生掌握材料分析测试工作的基本实验技术和技能，进一步加深理解并掌握材料研究方法课程的基本知识和基本原理，进一步培养学生的动手能力、观察能力、想象力及表达能力，培养学生分析问题和解决问题的能力，为学生今后从事材料研究开发，生产应用工作打下扎实的基础。

三、适用专业

材料科学与工程、功能材料

四、实验方式与基本要求

实验类型包括：综合设计性实验、演示实验、验证性实验。

1．实验前由指导教师介绍实验室守则及相关规章制度，讲述实验目的、原理、实验步骤及要求，详细讲述仪器的操作规程和注意事项，确保实验安全顺利的进行。

2．实验分组进行，每组学生人数根据实验类型及实验装置情况设定。综合设计性实验和验证性实验以学生独立操作为主，在教师的指导下进行；演示实验则主要由教师操作，学生观察、纪录、分析。要求学生在规定的时间内独立完成实验操作及数据测定、记录。

3． 实验前学生必须认真阅读实验指导书，了解实验目的、原理、实验方法和仪器的工作原理和构造；明确实验各环节的要求和需要测量的数据，以及实验的最终要求。指导教师要检查学生的预习情况，合格后方能开始实验。在实验过程中要求学生勤于动手、细心操作、认真观察、详细记录实验的原始数据和出现的现象和问题，并对出现的问题及时分析解决。

4．实验前教师要认真检查仪器设备，及时排除存在的问题，准备好实验用试样及资料，核对学生人数。实验过程中指导教师要根据实验的现象和数据引导学生深入全面的思考和分析，对实验中的异常现象和问题要进行及时的分析解决。培养学生敏锐观察、综合考虑、全面分析问题的能力，使学生掌握发现问题、分析问题、解决问题的方法。

五、主要仪器设备

LW300LJT透反射金相显微镜、SPQJ-300型切片机、SMS型台式磨片机、XPD1-63A型抛光机、D/MAX2200型 X射线衍射仪、FEI QUANTA 200型扫描电子显微镜、WCT-A型DTA-TG-DTG分析仪 、FT-IR Sepectrometer 65型傅里叶红外光谱仪

六、考核与实验报告

实验考核由实验前预习准备、实验操作过程、实验报告撰写三部分组成，实验成绩(100分)中：实验预习20分、实验操作40分、实验报告40分。

实验完成后每个学生应根据实验记录，按实验要求独立撰写实验报告。实验报告包括：实验目的、实验原理、实验步骤、试样名称、实验结果、实验结果及实验中的问题分析讨论。

实验成绩作为课程总成绩中平时成绩的一项。

七、实验项目与内容

材料研究方法课程共安排3个实验。

实验项目一：

（1）实验名称：材料显微结构评价

（2）实验性质：综合设计

（3）实验类别：本科专业基础

（4）实验学时：4

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：

① 光片的制备。

② 反光显微镜的认识、操作与观察。

③ 材料显微结构的描述与评价。

（8）实验目的：

①了解光学显微镜的基本构造与操作、掌握显微结构的观察与分析方法。

②了解光学显微分析中对光片的基本要求、掌握光片制备的基本技能。

③了解无机非金属材料显微结构的基本特征，掌握材料显微结构的描述与评价。

（9）主要仪器设备及套数：

LW300LJT透反射金相显微镜15台、SPQJ-300型切片机1台、SMS型台式磨片机2台、XPD1-63A型抛光机2台

（10）所在实验室：高温陶瓷实验室

实验项目二：

（1）实验名称：X射线物相分析

（2）实验性质：验证

（3）实验类别：本科专业基础

（4）实验学时：2

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：

①参观X射线粉晶衍射仪，了解其基本结构和原理；

②学习样品的制备；

③分析衍射图或衍射数据，鉴定材料的物相组成，计算晶体结构参数；

④检查核对。

（8）实验目的：

①熟悉X射线衍射仪的结构，工作原理和操作方法。

②初步掌握X射线衍射实验的基本技能。

③掌握X射线定性分析的基本原理和方法。

④测绘给定样品的衍射图，并根据衍射数据作出物相鉴定。

⑤掌握晶体结构参数测定方法。

（9）主要仪器设备及套数：

D/MAX2200 X射线衍射仪 1台

（10）所在实验室：材料工程实验室

实验项目三：

（1）实验名称：扫描电子显微镜

（2）实验性质：演示

（3）实验类别：本科专业基础

（4）实验学时：2

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：

① 扫描电镜构造认识。

② 扫描电镜的操作演示。

（8）实验目的：

① 了解扫描电镜的基本结构、原理及操作。

② 观察不同信号所产生的试样的图像特征。

③ 通过对试样显微图像的观察，了解扫描电镜图像衬度原理及其应用。

（9）主要仪器设备及套数： FEI QUANTA 200型SEM 1台

（10）所在实验室：材料工程实验室

实验项目四：

（1）实验名称：综合热分析

（2）实验性质：演示

（3）实验类别：本科专业基础

（4）实验学时：2

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：

① 综合热分析仪构造认识。

② 综合热分析仪的操作演示。

③在综合热分析仪上测绘DTA-TG曲线，并对曲线进行分析。

（8）实验目的：

①了解差热分析、热重分析的基本原理。

②了解热分析仪器的结构及使用方法。

③熟悉综合热分析的特点，掌握综合热曲线的分析方法。

（9）主要仪器设备及套数：WCT-A型DTA-TG-DTG分析仪? 1台

（10）所在实验室：材料应用实验室

实验项目五：

（1）实验名称：傅里叶变换红外光谱分析

（2）实验性质：演示

（3）实验类别：本科专业基础

（4）实验学时：2

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：

①傅立叶变换红外光谱仪的基本构造认识初步掌握；

②红外光谱法测定化合物结构的方法演示，了解获得谱图的一般操作程序与技术；

③学习谱图的分析方法

（8）实验目的：

①初步了解傅立叶变换红外光谱仪的结构及工作原理。

②熟悉傅立叶变换红外光谱仪的操作过程。

③初步学会读谱图 。

（9）主要仪器设备及套数：FT-IR Sepectrometer 65型傅里叶变换红外光谱仪 1台

（10）所在实验室：材料应用实验室