《无机材料工学实验》教学大纲 一、实验教学的目的和要求 实验教学是巩固和深化理论知识、使学生掌程基本工业操作技能，培养学生的工程实践能力、动 手能力和创新精神的币要环节。本大纳是根据本科无机非金属材料工程专业培养计划及培养日标要求制 定的。《无机材料工学实脸》是无机非金属材料工程本科专业学生必修的一门专业果。属于考查课。总 课时45学时。共15个实验，与本专业的同学期《无机材料工学》的专业理论课配合进行实施。主要学 习陶瓷、玻璃、水泥及混凝土等无机非金属材料的原料和制品的制备工艺实验、性能检测实验、质量 制实验的原理与方法以及相应的实验设计及误差分析、数据处理的方法等。实验的主要目的是使学生能 够掌握《无机材料工学》课程实验的基本方法和技能，从而能够根据所学原理设计实验，选择和使用仪 器，其次是锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力，受到科学家和工程师 的基本训练。使学生且备独立进行试哈设计，从违实哈供作和效，并进行实：哈误第分析、扬据处用的 能力，能够适应工业实践中生产工艺控制、 改进、革新， 新产品研究、开发以及初步科学研究工作的需 要。课程的难点是新材料制备的工艺试验，要求学生在掌握本专业理论知识和实验保作技能的基础上能 够发挥自己的创造性，研究具有新功能及新用途的新材料。 二、课程学时学分 总学分：1.5：总学时：45：实验学时： 本课程共设骨实验15个，其中必开实验7个40课时，选开实验8个42课时 三、实验项目名称和学时分配 字号 实验项日名称 学时分配必开或选开实验类型分组人数面向专业 1陶瓷材料坯料阳方实验 6 必开 设计 无机材料工程 2泥浆性能的测定 必开 验证 5 无机材料工程 粘士或坯料可塑性测 选开 验证 无机材料工程 4 烧结温度及烧结范围的测定 必开 验证 6 无机材料工程 水硬性胶凝材料标准稠度用水 5 8 必开 验证 5 无机材料工程 量凝结时间的测定 6 水泥胀缩性试验 10 选开 验证 5 无机材料工程 7 水泥压蒸安定性试验 10 必开 验证 5 无机材料工程 普通混凝土拌合物性能的测定 4 必开 综合 6 无机材料工程 玻璃熔制实验 A 必开 综合 6 无机材料工程 玻璃配合料均匀度的测定 4 选开 验证 无机材料 玻璃析品性能的测定 陶瓷热稳定性能的测定、玻璃 选开 综合 无机材料工程 热稳定性的测定 12复合材料制备 选开 设计 无机材料工程 13 材料的高温制备（水泥、时火 4 选开 设计 6 材料) 无机材料
14材料的微细化与纳米化实验6选开设计6无机材料 15纳米陶瓷粉体制备 6选开设计6 无机材料 四、各项实验的内容、要求项目 1、陶瓷坯料配方实验 实验内容 确定实验陶瓷种类和工艺方案、烧成制度，选样原料、进行配方计算，配料并制备出胸瓷产品，测 定相关工艺参数。 实验要求 学握陶瓷坏料配方实验的原理及方法，熟悉陶瓷坯料配方操作技能，初步掌握陶瓷生产工艺方案的 确定方法，全面了解陶瓷生产的工艺过程。 主要仪器 黏度计，温度计抗弯强度实验机，试条模，成形碾棒，小磅科，瓷质球磨罐，行星球磨机，电炉 2、泥浆性能的测定 实验内容 泥浆性能测定包括粘度、厚化度、索度、水分、pH值等工艺指标进行测定。通过实验让学生了解 泥浆的稀释原理和泥浆性能对陶瓷生产工艺的影响，掌握泥浆相对粘度、厚化度的测试方法及控制方法。 卖哈更求 学握测定及控制泥浆的“相对粘度及厚化度”、“绝对精度及厚化度”的方法。 主要仪器 电动搅拌机、粘度计、酸度计、天平、快速水分测定仪。 3、粘土或坯料可塑性测定 实骏内容 了解粘士或坯料可塑性指标和可塑性指数对陶瓷材料生产的指导意义，熟悉影响黏土、坯料可塑性 的因素，应用直接法即用可塑性指标和可塑性指数来评价坯料的可塑性状态。 实验要求 了解和堂握几种可塑性的测定原理和测定方法 主要仪器 可塑性指标仪、可塑性指数仪、天平、烘箱、干燥器 4、烧结温度及烧结范围的测定 实验内容 运用原理测定陶瓷材料的烧结温度及烧结范用，了解影啊烧结温度及烧结范用的复杂因素，明确烧 结温度及烧结范围对陶瓷材料生产的指导意义 实验要求 掌握烧结温度及烧结范围的测定原理和方法。 主要仪器 小型真空练泥机、高温电炉或梯度电炉（最高温度不低于1400℃）、取样铁条、纲丝锯条、细砂纸、 抽真空装、烘箱、天平（感量0.0001g)、干燥器等 5、水硬性胶凝材料标准稠度用水量凝结时间的测定 实验内容 试验不同含水量水泥净浆的学透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量：测定水泥达到利
凝和终凝所需的时间可以评定水泥的可痛工性，为现场施工提供参数。 实验要求 进一步了解标准周度、标准围度用水量的据今、叫定水泥净浆达到标准阻度时的用水量、分析标和 度用水量对水泥凝结时间、体积安定性等的影响：进一步了解水泥初凝和终凝的概念 测定水泥的凝 结所需的时间、 分析凝结时间对施工质量的影。 主要仪器 水泥标准稠度与凝结时间测定仪（维卡仪）、水泥净浆搅拌机、试模、试针、深汽养护箱[应能使温 度控制在(20士1)℃，湿度大于90%]。 6、水泥胀缩性试验 实验内容 测定水泥胶砂流动度，比较水泥的需水性：因此用本试验测定水泥胶砂收缩率，测定水泥胶砂干缩 率，评定水泥干收缩性能。 实哈要求 用水泥达规定流动度时的需水量来确定其他品种水泥胶砂强度成型的加水量和水泥胶砂干缩性试 验胶砂加水量： 测定水泥胶砂干缩率，以此评定水泥干缩性能，为工程质量控制提供参数。 主要仪器 胶砂搅拌机、水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌）及其附件、试模、捣棒、卡尺、小刀、三棱利刀、 利砂板、水泥胶砂干缩养护湿度控制箱、比长仪。 7、水泥压蒸安定性试验 实验内容 了解实验目的意义和原理、选取试样及试验条件，成形试件（准备试模、水泥标准稠度净浆的制备、 试体的成型)，试件的沸煮（初长的测量、沸煮试验入、试件的压蒸，结果计算与评定。 红哈要求 分析氧化镁影啊水泥安定性的原因：了解水泥压蒸安定性试验原理和方法：测定水泥压蒸安定性 主要仪器 水泥净浆搅拌机、试模、顶头、捣棒、比长仪、沸煮箱、压蒸签{为高压水蒸气容器，装有压力自 动控制装置、压力表、安全阀、放汽阀和电热器。电热器应能在最大试验荷载条件下，45一75mn内使 误内蒸汽压升表压20D,恒压时要尽量不使蒸气排出。压力自动控器应能使锅内压力控制在20 ±0.05MPa[相当于(215.7±1.3)C]范围内， 并保持3以上。压蒸签在停止加热后90min内能使压力从 2.0MPa降全0.1MPa以下。放汽阀用于加热初期排除锅内空气和在冷却期终放出锅内剩余水气。压力表 的最大量程为4.0P,最小分度值小得大于0.05P。压蒸釜盖上还应备有温度量孔，插人温度计 后能测出釜内的温度}： 8、普通混凝土拌合物性能的测定 实验内容 测定试拌混凝士拌合物的坍济度，即检验其稠度，可评定其工作性是否符合婴求：检验圳涤度值小 于10mm的试拌混凝士拌合物的稠度，评定其工作性是杏符合要求：混凝土拌和物棉实后的单位体积的 质量，计算每m混凝土的实际用料量。 实验要求 熟练掌握测试混凝土拌合物工作性的落度方法，练掌握测试混凝士拌合粘聚性和保水性的判断 标准：熟练掌握测试混凝土拌合物工作性的维勃稠度方法、熟练掌握测试混凝土拌合粘聚性和保水性的 判断标准：熟练掌握测试混凝士拌合物容玉的方法、掌捏混凝土的实际用料量。 主要仪器 坍落筒、捣棒、小铲、钢尺、维勃稠度仪、磅秤、容重筒、震动白
9、玻璃熔制实验 实验内容 在玻璃科学研究生产中，研制一种新型玻璃或新产品，改善玻璃的性质，改草玻璃的熔制工艺，探 讨各种因素对玻璃性能的影响等需要进行熔制实验。玻璃熔制实验是进行生产质量控制、新产品开发和 材料研究的重要方法。本实验要设计玻璃组成并进行配方计算，设计玻璃熔制工艺，确定玻璃熔制制度， 通过实验燥作，熔制出玻璃。 实验要求 实验要学握玻璃组成的设计方法和配方的计算方法。了解玻璃熔制的原理和过程以及影响玻璃熔制 的各种因素，针对生产工艺上出现的问题提出解决的办法，熟悉高温炉和退火炉的使用方法和玻璃熔制 的操作技能，掌握玻商熔制制度的确定方法 主要仪器 硅钼棒电炉（实用上限温度为1600℃），温控仪，马弗炉，天半，坩埚，不锈钢挑料棒，500mm坩 埚钳，加料勺，护目镜，石棉手套，成型模具 10、玻璃配合料均匀度、玻璃析晶性能的测定 实验内容 破璃配合料调和的质量，即混合后的均匀程度对于指导生产起若一定的作用。均匀度是衡量混合质 量的尺度，同进也可以作为鉴定玻璃液质最，以全于玻璃成品质最的手段 。对于各种混料机、搅抖 机的鉴定 度这 一概念，均匀度高的混合机为厂家所 所以学会均匀度的测定 的实际意义。配合料的均匀度一般用滴定法和电导法进行测定，本实验采用电导法，其目的是了解测定 玻璃配合料均匀度的原理，掌挥测定玻璃配合料均匀度的方法，测定玻璃配合的均匀度。用梯温法测定 某组成玻璃的析品性能，掌捏梯温法测定玻璃析品温度的原理和测试技术，了解玻璃析品上限温度与下 限温度在破腐熔制时程中的意义 实验要求 了解测定玻璃配合料均匀度的原理，掌握测定玻璃配合料均匀度的方法，测定玻璃配合的均匀度。 掌握梯温法测定玻璃析品温度的原理和测试技术。 主要仪器 DDS一11A型电导率仪，天半，析品测定仪，金相显微镜或偏光显微镜，电位差计，铂铑热电偶 11.陶瓷热稳定性能的测定、玻璃热稳定性的测定 实验内容 了解影响无机材料热稳定（抗热震性）性的因素及提高热稳定性的措施，掌握测定陶瓷热稳定性能 的原理和方法，测定陶瓷热稳定性能。玻璃的热稳定性又称耐急冷急热性，也称时热温差等，是玻璃抵 抗冷热急变的能力，它在玻璃的热加工方面和山常使用中特别重要。本实验的目的是了解测定玻璃热稳 定性的实际意义，用淬冷法测定玻离热稳定性 实验要求 掌握测定陶瓷热稳定性能的原理和方法：了解测定破璃热稳定性的实际意义，掌握浮冷法测定玻璃 热稳定性的原理和测定方法。 主要仪器 陶瓷热稳定性测定仪，立式管状电炉：电流表(5-10)，调压计，双目放大镜，烧杯，酒精灯 12、复合材料制备 实验内容 复合材料可分为金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料，目前使用最多的是玻璃纤维增强聚合物基复
合材料（简称玻璃钢）。本实验通过聚合物基复合材料的制备，使学生了解复合材料的基本制备工艺和 结构性能。 实验要求 掌握复合材料的制备原理和玻璃钢的制备技术。 实验仪器 主要设备：双螺旋混合挤出机，双辊炼胶机，热机分析仪，超声波清洁器等。 13、材料的高温制备 实验内容 陶瓷烧结和粉木治金都是在高温下制备的，橡胶制品硫化和环氧树脂固化也是在加热到一定的高温 下完成的。因此，材料的高温制备是具有共性的材料制备方法。通过材料的高温制备实验，可使学生掌 握各种因素的变化对材料制备的影响。 实验要求 掌握实验原理和实验操作，橡胶制品硫化和环氧树脂固化为例完成材料的高温制备。 实验仪器 真空热压炉，气压烧结炉，管式气氛炉，高、中、低温箱式电阻炉，自蔓延高温合成装胃等。 14、材料的微细化与纳米化实验 实验内容 材料显微结构的微细化和纳米化是新材料发展的重要方向，也是当前材料研究的重要热点之一。本 实验将通过对陶瓷或金属材料熔体的快速凝固来获得非品态前驱体，然后在适宜的热处理制度下使非品 念前驱体受控品化，从而获得具有微细结构或纳米结构的块体陶瓷或金属材料，使学生对材料的品念和 非品念有进一步的认识。 实验要求 掌握实验原理和实验操作，制备纳米结构的块体陶瓷。 实验仪器 升降式高温坩埚炉，热处理品化炉，快速凝固设备，扫描遂道显微镜。 15、纳米陶瓷粉体制备实验 实验内容 在纳米材料中，纳米陶瓷粉体已获得越来越广泛的应用。纳米陶瓷粉体的制备方法主要有沉淀法、 溶胶-凝胶法和化学气相沉积法。本实验将通过用沉淀法和溶胶-凝胶制备纳米品陶瓷粉体的实验，使学 生了解纳米陶瓷粉体的制备工艺及影响因素。 实验要求 掌握实验原理和实验操作，制备出纳米陶瓷粉体。 实验仪器 主要设备：恒温水浴，高速分散机，磁力搅拌机，离心机，中温实验电炉（可共用），扫描遂道显 微镜。 五、课程教材及主要参考书： 1、《无机非金属材料专业实验》，周永强等，哈尔滨工业大学出版社，2002。 2、《无机非金属材料专业实验》，伍洪标等，化学工业出版社，2002。 3、《陶瓷工艺实验》，祝桂洪，武汉工业大学出版社，1984。 4、《无机非金属材料实验》，高甲存，西安建筑科技大学，1998。 六、考核方式 在实验教学的过程中，强化学尘的实践动手能力训练，同时每节课后要求学生完成课外实验报告， 以巩固所学知识，提高学生的思维创新能力。依口常考核(30%)与实验报告完成情况(70%)总评