无机非金属材料实验六幻灯片.ppt

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1、无机非金属材料实验六第1页，共98页，编辑于2022年，星期六 玻璃的化学稳定性，也叫安定性，耐久性或抗蚀性，是指玻璃在各种自然气候条件下抵抗气体（包括大气）、水、细菌和在各种人工条件下抵抗各种酸液，碱液或其它化学试剂，药品溶液侵蚀破坏的能力。玻璃的化学稳定性是玻璃的一个重要性质，也是衡量玻璃制品质量的一个重要指标，因为任何制品的任何用途都要求玻璃具有一定的化学稳定性。因此，在这些产品的生产中必须严格地测定其化学稳定性，对于化学稳定性不合格的玻璃制品不能出厂使用。第2页，共98页，编辑于2022年，星期六一.实验目的 1一步理解玻璃被侵蚀的机理；2了解测定玻璃化学稳定性的各种方法及应用范围；3

2、掌握常用的玻璃粉末耐水性的测试方法。二.基本原理 侵蚀介质对玻璃的破坏过程是很复杂的。一般情况，当玻璃与侵蚀介质接触时，破坏机理可分为溶解和浸析两大类。当溶解发生时，玻璃各组分以其在玻璃中存在的比例同时进入溶液中，这种侵蚀也叫完全侵蚀。当浸析发生时，只是玻璃中的某些组分溶入溶液中，其余部分残留在玻璃表面而形成化学稳定性较高的保护膜，玻璃的骨架没有被瓦解。第3页，共98页，编辑于2022年，星期六n水对玻璃的侵蚀 从实验知道，各种溶液对玻璃发生破坏作用时，都是水先与玻璃表面起反应。因此可以说水是玻璃的最大“敌人”，水能与任何一种玻璃作用，只是程度不同而已。从微观角度来看，玻璃的内部网络结构有很大

3、空隙。当玻璃与侵蚀介质接触时，介质的某些分子或离子能从玻璃表面进入内部与玻璃内部的某些离子进行交换或者同玻璃结构网络进行反应。水进入后，玻璃表面的键断裂，形成硅醇基团，随着反应的继续，Si原子周围原有的四个桥氧全部成为，这就是分子对硅氧骨架的直接破坏。第4页，共98页，编辑于2022年，星期六 水对硅酸盐玻璃的侵蚀作用只是在最初一个阶段比较显著，随着侵蚀过程的进行，在玻璃表面将形成一层均匀的高硅酸薄层，这层薄膜具有一定的坚固性，同时又具有很强的吸附能力，使玻璃的进一步破坏过程减慢，故成为保护膜。水对玻璃的作用时间越长，生成的保护膜越厚，破坏的过程就愈慢，玻璃的抗水能力便逐步增强。在到达一定时间

4、后，侵蚀作用基本停止。第5页，共98页，编辑于2022年，星期六n玻璃粉末耐水性试验的基本原理 将具有一定颗粒度和一定质量的试样至于水中，于某一特定温度时保持一定的时间，然后测定粉末损失的重量、或用0.01mol/L的盐酸标准溶液滴定至微红色，记下耗用的标准盐酸的毫升数，就可以计算玻璃转移到溶液中的成份含量，确定玻璃的水解等级。第6页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1水浴锅 2.分析天平 3.滴定台 第7页，共98页，编辑于2022年，星期六 4甲基红溶液 5.0.01mol/L 盐酸标准溶液 第8页，共98页，编辑于2022年，星期六 四、试样准备 取按日常生产方法进

5、行退火，已消除应力的玻璃块50克，用布把玻璃表面擦干净，再用干净的纸包上，用锤子把试样敲碎；选取30以上直径在1030mm之间的玻璃块。放入硬质锡研体中，插入研杆，用锤猛击一下研杆。锤击之后，将研钵内的玻璃在0.5mm和0.3mm的标准筛上过筛，去掉大于0.5mm和小于0.3mm的颗粒，取0.30.5mm粒级的颗粒做试样。用不与玻璃作用的液体（如乙醇）进行洗涤、烘干至恒重冷却至室温待用。第9页，共98页，编辑于2022年，星期六五实验步骤 第10页，共98页，编辑于2022年，星期六 六.数据处理 1.实验数据记录 第11页，共98页，编辑于2022年，星期六 2.结果处理 从得到的三个试样测

6、定值中分别减去空白值，然后计算出平均值，即得到结果。如果要相应碱析出量的数据，可按下式计算：（微克克）式中：是所消耗标准盐酸的体积（毫升）。第12页，共98页，编辑于2022年，星期六3.查表 根据计算结果，查教科书P199表29-5确定玻璃的耐水等级。4.结果评定 假如在耐水等级为1和2的试样中，每个结果与平均值的误差大于10，35级玻璃中误差大于5，则需重新测定。第13页，共98页，编辑于2022年，星期六七.影响因素 1.玻璃试样颗粒度的影响：因为粉末法是使玻璃颗粒表面受化学处理，玻璃试样颗粒度决定了试样的表面积。表面积越大，受水的侵蚀越大。为了使测量结果有可比性，必须控制玻璃试样颗粒度

7、，要求颗粒为球形。2.玻璃试样量的影响：玻璃试样的试样量越大，表面积越大，受水的侵蚀越大。因此必须准确称量试样的量。第14页，共98页，编辑于2022年，星期六 3.玻璃试样被煮沸的时间和煮沸温度的影响：煮沸的时间越长，受水的侵蚀越大。煮沸温度越高，受水的侵蚀越大。为了使测量结果有可比性，必须按标准规定控制玻璃试样煮沸时间和煮沸温度。4.滴定的影响：滴定时要看准颜色的变化和变化时滴定量，才能得到正确的试样结果。第15页，共98页，编辑于2022年，星期六材料力学性能 实验二 材料显微硬度的测定 在材料研究中，硬度数据的使用频率非常高，硬度测试的目的，并不一定是用来表征所研究材料的使用性能，而是

8、通过硬度试验获得材料微观结构的有关信息。硬度通常定义为材料抵御硬且尖锐的物体所施加的压力而产生永久压痕的能力。材料的硬度是材料重要的机械性能之一。无机非金属材料硬度测试的目的，是为了检验材料抗磨蚀、耐刻画的能力。第16页，共98页，编辑于2022年，星期六一、实验目的 1.了解无机非金属材料显微硬度测试的意义。2.了解影响无机非金属材料显微硬度的因素。3.学习显微硬度测试的原理与方法。二、基本原理n一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料表面，然后，测量压痕的深度或大小。第17页，共98页，编辑于2022年，星期六一、实验目的 1.了解无

9、机非金属材料显微硬度测试的意义。2.了解影响无机非金属材料显微硬度的因素。3.学习显微硬度测试的原理与方法。二、基本原理n一般硬度测试的基本原理是：在一定时间间隔里，施加一定比例的负荷，把一定形状的硬质压头压入所测材料表面，然后，测量压痕的深度或大小。第18页，共98页，编辑于2022年，星期六n硬度试验分为两类：1.宏观硬度：是指采用1 Kgf(9.81 N)以上负荷进行的硬度试验。2.显微硬度：是指采用1Kgf(9.81 N)或小于1 Kgf(9.81 N)负荷进行的硬度试验。常用的硬度试验有布氏硬度试验，洛氏硬度试验，表面洛氏硬度试验和显微硬度试验等。它们分别有各自不同的适用范围。无机非

10、金属材料由于材料硬而脆，不能使用过大的测试负荷，一般采用显微硬度测试表示。第19页，共98页，编辑于2022年，星期六 显微硬度测试是用努氏金刚石角锥压头或维氏金刚石压头来测量材料表面的硬度。努氏金刚石压头是一个对面角分别为172030和1300,顶端横刃不大于1m的菱形四面锥体，在规定的荷重下（一般为0.1 kgf=0.981 N），在压头接触试样前开始，以0.200.05mm/min的低速压人试样表面，并使压头与试样保持接触2050秒钟，卸载后，测量压痕的长对角线长。努氏硬度（KHN）值是所施加的负荷P与永久压痕的投影面积S之比。即：KHN=P/S=P/C L2=p/9.81 C L2 第

11、20页，共98页，编辑于2022年，星期六 维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相对两面夹角为136 0。维氏显微硬度值是所施加的负荷（kg f）除以压痕的表面积（mm2）。采用维氏金刚石压头时，其压痕深度约为对角线长度的1/7。维氏硬度的计算公式如下：第21页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1显微硬度计第22页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第23页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 实验数据记录 一般显微硬度计可以直接给出结果，填入表中即可。通常硬度试验一个试样取三个点测量，取平均值。第24页，共98页，编辑于2022年，星期六六

12、.影响因素 1.应选择成份均匀、表面结构细致和平整度好的样品为待测试样。表面粗糙不平或平整度差的试样，由于压痕会或多或少地发生变形，引起测量误差。2.由于测定较小，要选择材料表面结构细致均匀处为测定点，其测定结果才能代表材料的性能。第25页，共98页，编辑于2022年，星期六 3.由于无机非金属材料硬而脆，不能使用过大的测试负荷，以免试样破碎而无法测量压痕的尺寸。实验力可以参考文献资料，或自己摸索。4.由于无机非金属材料硬而脆，试验力的作用时间也要合适，否则测定结果不理想。最佳作用时间也可以参考文献资料，或自己摸索。第26页，共98页，编辑于2022年，星期六材料热学性能 实验三 材料线膨胀系

13、数的测定 n热膨胀定义 物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。n提高材料热稳定性 降低材料的膨胀系数，提高热稳定性，提高材料的使用安全。第27页，共98页，编辑于2022年，星期六n测定热膨胀系数的意义 在实际应用中，当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，选择材料的热膨胀系数显得尤为重要。n焊接或熔接 如果两种不同的材料彼此焊接或熔接，要求材料具备相近的膨胀系数。如两种金属的焊接，玻璃仪器的焊接加工，非金属与金属的焊接等。如果选择材料的膨胀系数相差比较大，焊接时由于膨胀的速度不同，在焊接处产生应力，降低了材

14、料的机械强度和气密性，严重时会导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。第28页，共98页，编辑于2022年，星期六n提高材料强度 如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两种材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用一中间膨胀值，从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力，恰当地利用这个特性，可以增加制品的强度。因此，测定材料的热膨胀系数具有重要的意义。（如夹层玻璃）测定材料线膨胀系数的方法很多，有示差法（或称“石英膨胀计法”）、双线法、光干涉法、重量温度计法等。第29页，共98页，编辑于2022年，星期六一、实验目的 1了解测定材料的膨胀曲线对生产的指导意义。2掌握

15、示差法测定热膨胀系数的原理和方法、测试要点。3利用材料的热膨胀曲线，确定玻璃材料的特征温度。二、基本原理 线膨胀系数是温度升高1时单位长度上所增加的长度，单位为厘米/厘米度。L/L0=1t第30页，共98页，编辑于2022年，星期六 示差法是基于采用热稳定性良好的材料石英玻璃（棒和管）在较高温度下，其线膨胀系数随温度而改变的性质很小，当温度升高时，石英玻璃与其中的待测试样与石英玻璃棒都会发生膨胀，但是待测试样的膨胀比石英玻璃管上同样长度部分的膨胀要大。因而使得与待测试样相接触的石英玻璃棒发生移动，这个移动是石英玻璃管、石英玻璃棒和待测试样三者的同时伸长和部分抵消后在千分表上所显示的值，它包括试

16、样与石英玻璃管和石英玻璃棒的热膨胀之差值，测定出这个系统的伸长之差值及加热前后温度的差数，并根据已知石英玻璃的膨胀系数，便可算出待测试样的热膨胀系数。第31页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1石英膨胀仪2.游标卡尺3.秒表第32页，共98页，编辑于2022年，星期六示差法测定材料膨胀系数的装置 第33页，共98页，编辑于2022年，星期六石英膨胀仪内部结构热膨胀分析图 第34页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第35页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 1.实验数据记录 第36页，共98页，编辑于2022年，星期六2.绘制曲线 将实验数据在

17、直角座标系上作出被测材料的热膨胀曲线。可确定t2、t1，并根据t2和t1来确定L1和L2。T1L1T2L2第37页，共98页，编辑于2022年，星期六 3.结果计算 按公式计算膨胀系数 石(L2-L1)/(t2-t1)最后以三个试样平均值表示试验结果。第38页，共98页，编辑于2022年，星期六 在图上也可以求出玻璃的转变温度Tg和膨胀软化点温度Tf 。同样用三个试样平均值来表示试验结果。TgTf第39页，共98页，编辑于2022年，星期六 4.用Excel在图上也可以作图和计算膨胀系数。用实验数据在Excel中作图，作回归线，可得出拟合方程，计算L1和L2就十分方便准确。第40页，共98页，

18、编辑于2022年，星期六六.影响因素 1.试样影响：玻璃棒的粗细要均匀，直而不弯，这样可使测定结果有较好的重复性。2.玻璃热历史的影响：玻璃试样应进行退火处理，否则不便求玻璃的转变温度Tg。3.升温速度的影响：升温速度过快时，玻璃棒的表面温度比内部高，玻璃表面与内部的膨胀不一致，这将影响实验结果的准确性。第41页，共98页，编辑于2022年，星期六 4.测量温度范围的影响：材料的平均热膨胀系数与瞬间热膨胀系数是不同的。从玻璃热膨胀系数曲线可见，在Tg温度以下，玻璃的热膨胀系数不是常数。在不同的温度范围内，玻璃的线膨胀系数是不同的。因此，在测定和计算线膨胀系数时应当注意，否则会得出错误的结果。第

19、42页，共98页，编辑于2022年，星期六材料热学性能 实验四 材料热稳定性的测定 n热稳定性定义 材料经受剧烈的温度变化而不破坏的性能称为材料热稳定性（或称耐急冷急热性）。由于无机非金属材料的种类不同，其热稳定性的测试方法亦有区别，本实验主要进行陶瓷的热稳定性测试。n测定热稳定性的意义 普通陶瓷材料由多种晶体和玻璃相组成，因此在室温下具有脆性，在外应力作用下会突然断裂。当温度急剧变化时，陶瓷材料也会出现裂纹或损坏。测定陶瓷的热稳定性可以控制产品的质量，为合理应用提供依据。第43页，共98页，编辑于2022年，星期六一、实验目的 1.了解测定陶瓷材料热稳定性的实际意义。2.了解影响热稳定性的因

20、素及提高热稳定性的措施。3.掌握陶瓷材料热稳定性的测定原理及方法。二、基本原理 陶瓷的热稳定性取决于坯釉料的化学成分、矿物组成、相组成、显微结构、制备方法、成型条件及烧成制度等应素以及外界环境。由于陶瓷内外层受热不均匀，坯釉的热膨胀系数差异而引起陶瓷内部产生应力，导致机械强度降低，甚至发生开裂现象。第44页，共98页，编辑于2022年，星期六 陶瓷热稳定性测定方法一般是把试样加热到一定的温度，接着放入适当温度的水中，判定方法为：1.根据试样出现裂纹或损坏到一定程度时，所经受的热变换次数；2.经过一定的次数的热冷变换后机械强度降低的程度来决定热稳定性；3.试样出现裂纹时经受的热冷最大温差来表示试

21、样的热稳定性，温差愈大，热稳定性愈好。本实验采用试样出现裂纹时，平均经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性。第45页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1陶瓷热稳定测定仪第46页，共98页，编辑于2022年，星期六测定热稳定性仪器装置图 第47页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第48页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 1.实验数据记录 将测定结果填入下表 第49页，共98页，编辑于2022年，星期六2.数据计算 平均开裂温度计算公式 平均开裂温度数 150 第50页，共98页，编辑于2022年，星期六六.注意事项 1.试样应光滑，无缺陷、堆

22、釉现象。2.炉内温度差应严格控制在2。3.每次重复做时，应将试样表面的其它杂质清洗干净。第51页，共98页，编辑于2022年，星期六材料光学性能 实验五 材料透光性能的测定 在材料中，玻璃、陶瓷、塑料等是透明或半透明材料。透光性是指材料透过光线的能力，它是一个综合性的指标，与材料对光线的吸收和反射性质有关。通常用透射比或雾度（浑浊度）来表征。本实验为“材料半球透光率与半球雾度的测定”。第52页，共98页，编辑于2022年，星期六一、实验目的 1.确透射比、雾度的基本概念。2.了解透光率雾度测定仪的基本测量原理及使用方法。3.掌握材料透射比、雾度的测定技术。二、基本原理光线射到一透明或半透明物体

23、上时，部分产生定向反射，部分产生漫反射。光线进入样品后部分被吸收，部分被透过。在出射样品的光中，主透射部分按折射定律前进；其余部分产生半球透射，其前进方向是散乱的，因此称为漫透射。第53页，共98页，编辑于2022年，星期六半球反射与透射原理 第54页，共98页，编辑于2022年，星期六由光源（卤钨灯）发出的光经过聚光镜，通过光拦，经遮光式调制器射到物镜上。物镜射出一束平行光束，其光线偏离角不大于，并将光拦成像在出射窗口上。出射窗对入射窗口中心的张角为，光斑边缘与出射窗形成.0的环带。积分球7内装有一可摆动的标准发射器9，当测定透光率及总透射光时，标准发射器被控在位，挡住出射窗；当测散射光时，

24、从出射窗处让开。透光率/雾度测定仪的测量原理图 第55页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1透光率雾度测定仪第56页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第57页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 1.实验数据记录 将测定结果填入下表 将三片试件的透光率和雾度值取算术平均值，作为该批试样的测定结果。第58页，共98页，编辑于2022年，星期六六.影响因素 1.试样表面的清洁程度将影响光源的入射、反射与投射，所以测定钱应将试样清洗干净并烘干。2.试样的透过率不仅与入射、反射有关，还与其吸收有关，试样越厚，吸收越多。因此，应将试样的测量结果换算为标准

25、厚度的测量结果。第59页，共98页，编辑于2022年，星期六材料光学性能 实验六 材料色度的测定 在科学技术不断发展的今天，人工制造物体的颜色也随处可见。在无机非金属材料中，彩色水泥、彩色玻璃制品，彩色陶瓷制品、搪瓷用彩色珐琅等，都要涉及颜色的测量。此外，纺织、印染、造纸、化工、家用电器、食品等行业也需要对颜色进行测定。因此，色度指标值的测量和检验，已成为全世界各行各业生产中质量控制和产品检验的关键之一。第60页，共98页，编辑于2022年，星期六 一、实验目的1了解物体颜色的基本概念及表示方法。2了解物体色的测量方法。3掌握用色彩色差计测量反射物体、透射物体色度值的测量技术。二、基本原理 为

26、了科学地表征颜色特征，国际照明委员会创立了CIE系统。规定用标准的光谱三刺激值为 、表示的色度系统，采用色品坐标X10 Y10 Z10来表示颜色，只要测得试样的光谱三刺激值X10 Y10 Z10 之后，就可以计算出所需的各种指标值。第61页，共98页，编辑于2022年，星期六 X10 Y10 Z10 色度系统的色品图 图中有波长分度的曲线，是把各单色光刺激点连接起来形成的光谱轨迹，把光谱轨迹两端连接的直线是紫轨迹。第62页，共98页，编辑于2022年，星期六第63页，共98页，编辑于2022年，星期六第64页，共98页，编辑于2022年，星期六 色差计原理 色差计是利用仪器内部的标准光源照明来

27、测量透射色或反射色的光电积分测色仪器，一般由照明光源、探测器、放大调节、仪表读数或数字显示、数据运算处理等部分组成。通常用3个探测器将光信号转变为电信号进行输出，得出待测色的三刺激值或色度坐标；还可以通过模拟计算电路或连机的电子计算机给出两个物体色的色差值。因此，这是一种操作简便的实用测色仪器。第65页，共98页，编辑于2022年，星期六仪器原理第66页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1SC-80色彩色差计2.标准白板3.压样器第67页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第68页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 1.实验数据记录 将测定结果

28、填入下表 第69页，共98页，编辑于2022年，星期六2.作色度图 将试样的色品坐标值x10、y10标在图上。第70页，共98页，编辑于2022年，星期六3.确定主波长 经标准照明体（D60）色品点O和试样的色品M作一直线并与光谱轨迹相交，则交点（L）在光谱轨迹上的波长就是主波长。oML第71页，共98页，编辑于2022年，星期六4.计算兴奋纯度 在色品图上，白点O到和试样色品点M的距离与O到试样主波长点距离的比值称为兴奋纯度。oML第72页，共98页，编辑于2022年，星期六材料的电学性能 实验七 材料导电性能的测定 材料的导电性质（导电性能的大小）在科学技术上具有极为重要的意义。随着现代科

29、技的不断发展，利用材料的导电性能已制成电阻、电容、导电材料、半导体材料、绝缘材料以及其它电子材料器件，应用范围日益广泛。无机非金属材料一般作为绝缘材料来应用，主要是用来使电气元件相互之间绝缘以及元件与地面绝缘。如果绝缘构件的绝缘电阻太小，不仅浪费电能，还会因局部过热导致仪器不能正常工作，甚至损害整个仪器。电介质的绝缘电阻是评价电介质材料性能的重要参数。因此，研究和测量材料的导电性能在实际工作中是十分重要的。第73页，共98页，编辑于2022年，星期六 一、实验目的 1了解绝缘材料的导电机理。2弄懂高阻计测量材料电阻率的基本原理。3掌握常温下用高阻计三电极系统测量材料绝缘电阻的方法。二、基本原理

30、 物体之所以导电是由于内部存在的各种载流子在电场作用下沿电场方向移动的结果。固体介质的电导分为两种类型：即离子电导和电子电导。对于绝缘材料的固体介质，正常条件下的主要作用是离子电导。第74页，共98页，编辑于2022年，星期六 1.什么是绝缘电阻 绝缘电阻是表示绝缘材料阻止电流通过能力的物理量，它等于施加在样品上直流电压与流经电极间的稳态电流之比，即 稳态电流包括流经试样体内电流Iv与试样表面电流Is两项，即I=Iv+Is，则绝缘电阻为Rv表示试样体积电阻，Rs表示试样的表面电阻。公式表明绝缘电阻实际上是体积电阻与表面电阻的并联。第75页，共98页，编辑于2022年，星期六 a.体积电阻率 体

31、积电阻率的定义是沿体积电流方向的直流电场强度与稳态体积电流密度之比。b.表面电阻率 表面电阻率的定义是沿表面电流方向的直流电场强度与稳态下单位宽度的电流密度之比 第76页，共98页，编辑于2022年，星期六 2.测试原理及仪器电路结构 被测试样与标准电阻R0串连 第77页，共98页，编辑于2022年，星期六 3.电极系统 体积电阻率V：表面电阻率s：第78页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1超高阻绝缘电阻测试仪 第79页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第80页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 1.实验数据记录 第81页，共98页，编辑于

32、2022年，星期六 2.计算每块试样的体积电阻率和表面电阻率 计算公式中所需的电极系统尺寸见下表 3.实验结果以各次试验数值的算术平均值计算，并以带小数的个位数乘以10的几次方来表示，取两位有效数字。第82页，共98页，编辑于2022年，星期六六.影响因素 1.通常，无机非金属材料属于绝缘材料。如果表面有杂质，将对材料的绝缘性能有巨大的影响。因此，测定前应对材料进行挑选。2.由于环境温度和湿度对电阻率有明显的影响，为了减小误差，并使结果具有重复性与可比性，绝缘电阻试样在测量前应进行预处理。3.在测试前，要正确安装试样，否则会因电极间隙的变化、接触不良等而给测量结果带来误差。在测试过程中，为了安

33、全，三电极系统和试样都必须置于屏蔽箱内。第83页，共98页，编辑于2022年，星期六 4.我国国家标准所规定常温为（205），相对湿度为（655）。实验环境条件最好能符合标准，至少不与所需条件相差太大。否则测量结果没有可比性。5.当试验环境达不到规定的条件时，每块试样从干燥器中取出到测试完毕所需的时间应尽量短。一般要求在几分钟内测试完毕。为此，可以先测样品的绝缘电阻，再测量样品的厚度。第84页，共98页，编辑于2022年，星期六材料的磁学性能 实验八 材料磁化率的测定 磁性材料分为金属磁性材料和非金属磁性材料两类。非金属磁性材料主要指铁氧体磁性材料，是金属氧化物烧结的磁性体。在工农业生产和科学

34、研究中，磁性材料（特别是铁磁材料）占有重要的地位。因此，了解和掌握材料磁性的测量，对于材料磁性的研究和应用是十分重要的。物质的磁性来自与电子自旋相联系的磁矩，因此物质一般都具有磁性，但强弱不同。磁化率表证物质在单位磁场作用下被磁化的（难易）程度。因此，测定非金属磁性材料的磁化率可为这些材料的研究与应用提供依据。第85页，共98页，编辑于2022年，星期六 根据帕斯卡（Pascal）的发现，每一化学键都有其确定的磁化率数值，把有机化合物所包含的各化学键的磁化率加和起来，就是该有机化合物的磁化率。因此，通过测定磁化率可以研究某些电子或离子的组态，判断络合物分子的配键类型，推断合成新化合物的分子结构

35、等。一、实验目的 1.了解某些材料的磁化率，掌握测量磁化率的实验原理。2.学会用古埃法测定材料的磁化率，并算出其顺磁性原子（离子）的未配对电子数。第86页，共98页，编辑于2022年，星期六二、基本原理 物质在外磁场的作用下，由于电子等带电体的运动，会被磁化而感应出一个附加磁场。对于弱磁材料来说，磁化强度与外磁场强度成正比，即：磁化率一般有两种形式：单位质量磁化率和摩尔磁化率。它们分别定义为：第87页，共98页，编辑于2022年，星期六 根据材料磁化率的不同，一般分为顺磁体、反（抗）磁体、铁磁体三种：顺磁性。顺磁性是指物质磁化方向与外磁场方向相同所产生的效应。顺磁性物质的原子、分子或离子中存在

36、自旋未成对的电子，其分子磁矩不等于零。当受到外磁场作用时，各杂乱取向的分子磁矩的方向趋向于与外磁场同方向，即物质内感应强度增大，在磁场中受到吸引力。反磁性。反磁性是指物质磁化方向和外磁场方向相反而产生的磁效应。反磁体物质的原子、分子或离子中没有自旋未成对的电子，其分子磁矩等于零。当受到外磁场作用时，物质内部会产生感应的“分子电流”，相应产生与外磁场相反的感应磁矩，附加磁场方向与外磁场方向相反，即物质内感应强度增大，在磁场中受到排斥力。第88页，共98页，编辑于2022年，星期六 铁磁性。铁磁性是指物质在外磁场作用下达到了饱和磁化以后，撤掉外磁场，铁磁体的磁性并不消失的效应。n测量方法 测量磁化

37、率的方法有许多，常用的有磁天平法、振动样品法、SQUID磁强计法等。本实验采用磁天平法中的古埃法来测定磁化率，即通过测量样品在非均匀磁场中所受的力来确定磁矩，从而求出磁化率的方法。第89页，共98页，编辑于2022年，星期六 将样品装于圆形样品管中并悬于两磁极的中间，其一端位于磁极间磁场强度H的最大处，另一端位于磁极间磁场强度很弱的区域H0 内，这样样品在沿样品管方向所受的力可表示为：第90页，共98页，编辑于2022年，星期六 通过磁天平测量样品加入磁场后质量的变化W，可求出材料的磁化率 在实际测量中，由于磁场梯度难以测量，因此在测量技术中往往采用相对测量法，一般用已知磁化率的标准物质来标定

38、外磁场强度。本实验即采用莫尔氏盐来标定外磁场强度，测出样品的磁化率。第91页，共98页，编辑于2022年，星期六三实验器材实验器材 1古埃磁天平 2.软质玻璃样品管 3.分析纯莫尔氏盐 第92页，共98页，编辑于2022年，星期六四实验步骤 第93页，共98页，编辑于2022年，星期六 五.数据处理 1.实验数据记录 第94页，共98页，编辑于2022年，星期六2.计算出某一固定励磁电流下的磁场强度H 将莫尔氏盐的质量磁化率值、莫尔氏盐在磁场加入前后的重量差 、莫尔氏盐的质量m、样品高度 代入式中，求出某一固定励磁电流下的磁场强度H。第95页，共98页，编辑于2022年，星期六3.样品磁化率的

39、计算 第96页，共98页，编辑于2022年，星期六六.影响因素 1.材料性质的影响：古埃磁天平只能测量弱磁性物质。对于强磁性物质，将样品管悬于磁极的中心位置时，样品管立即被吸附在磁极上，无法进行测量。2.磁场强度的影响：对于弱磁性物质，如果磁场强度过大，将样品管悬于磁极的中心位置时，样品管也有被磁极吸附而倾斜的现象，给测量带来困难，或者天平显的极不灵敏而无法进行测量。因此在实验前应适当调整电流的大小，寻找合适的磁场强度。第97页，共98页，编辑于2022年，星期六 3.实验操作的影响：由于弱磁性物质在加磁场前后质量差异较小，因此测量时应细心操作，正确读数，否则将产生巨大的实验误差。第98页，共98页，编辑于2022年，星期六