第一篇：《聚合物結(jié)構(gòu)與性能測試 》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《聚合物結(jié)構(gòu)與性能測試 》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

一、課程簡介

本課程為高分子材料與工程本科專業(yè)的限選課。主要內(nèi)容包括聚合物材料的光譜分析、熱分析、力學(xué)性能分析、分子量測定及其電性能測試技術(shù)。課程不但講授各類分子測試方法的基本原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、主要用途及局限性等。同時介紹這些方法的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢等。擬通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握了解材料特別是高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能的各種研究測試方法。

二、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與要求

本課程的目的是讓學(xué)生在理論課程學(xué)習(xí)的同時，了解和掌握各種現(xiàn)代化的聚合物材料的微觀結(jié)構(gòu)和各種分析測試手段方法。使學(xué)生系統(tǒng)地掌握分析測試實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)基本知識和技能，為以后學(xué)習(xí)和從事高分子學(xué)科內(nèi)的工作打下基礎(chǔ)。本課程基本要求：理解實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案，掌握正確操作規(guī)程；掌握各種儀器的使用，了解其性能參數(shù)、適用范圍及注意事項(xiàng)等。

三、試驗(yàn)項(xiàng)目

四、實(shí)驗(yàn)一：紅外光譜再聚合物結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

通過本實(shí)驗(yàn)了解紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作規(guī)程；掌握紅外樣品的制備方法；掌握紅外光譜分析的原理和圖譜分析。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用紅外光譜鑒定聚合物中的紅外基團(tuán)。

【實(shí)驗(yàn)原理】

紅外吸收光譜分析方法主要是依據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對振動和分子轉(zhuǎn)動等信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)測定。

【實(shí)驗(yàn)難重點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：紅外光譜分析的基本原理

2.難點(diǎn)：紅外光譜的解析

實(shí)驗(yàn)二：聚合物材料的熱分析

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

通過本實(shí)驗(yàn)掌握聚合物TG、DSC的分析原理和應(yīng)用。了解熱分析儀的結(jié)構(gòu)及操作程序。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用熱分析儀測量聚合物的熱轉(zhuǎn)變

【實(shí)驗(yàn)原理】

在加熱或冷卻過程中，隨著物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相態(tài)（如Tg）和化學(xué)性質(zhì)的變化都會

伴有相應(yīng)的物理性質(zhì)的變化，聚合物熱的分析就是在程序溫度下測量并記錄物質(zhì)的這些物質(zhì)性質(zhì)和溫度的關(guān)系從而測得物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相態(tài)及化學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程。

【實(shí)驗(yàn)難重點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：TG、DSC、DTA的工作原理和圖譜分析

2.難點(diǎn)：TG、DSC、DTA的區(qū)別

實(shí)驗(yàn)三：聚合物材料的力學(xué)性能測試

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

通過本實(shí)驗(yàn)了解萬能試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作程序；掌握試樣的制作方法。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用萬能試驗(yàn)測量聚合物樣品的力學(xué)性能。

【實(shí)驗(yàn)難重點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：萬能試驗(yàn)機(jī)的操作方式及力學(xué)性能指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)四：高分子材料表面電阻，體積電阻的測定

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑷蝿?wù)】

使用高阻計(jì)測量聚合物材料表面電阻和體積電阻的測定原理和計(jì)算方法。了解高阻計(jì)的結(jié)構(gòu)和操作程序。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用高阻計(jì)測量聚合物材料表面電阻和體積電阻。

【實(shí)驗(yàn)原理】

將試樣的微弱電流經(jīng)過放大后，推動指示儀表，故可測量較高的絕緣電阻。

【實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)】

重難點(diǎn)：聚合物材料表面電阻和體積電阻的測試原理和計(jì)算方法。

實(shí)驗(yàn)五：稀溶液粘度法測定聚合物分子量

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)】

通過本實(shí)驗(yàn)了解掌握難度法測定聚合物分子量的基本原理及計(jì)算方法。測定聚乙烯醇水溶液的特性粘度，并計(jì)算其平均分子量。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

使用烏氏粘度計(jì)測量聚乙二醇樣品的年均分子量。

【實(shí)驗(yàn)原理】

線性高分子溶液的基本特性之一是粘度比較大，并且粘度值與平均分子量有關(guān)，因此可以利用這一特性測定側(cè)其分子量。

【實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)】

1.重點(diǎn)：粘度法測定聚合物分子量的原理和計(jì)算方法

2.難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確掌握。

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時分配表

1.題目與要求

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（試驗(yàn)原理、操作步驟等）

3.實(shí)驗(yàn)過程、計(jì)算及結(jié)果

4.問題分析和試驗(yàn)討論

六、成績評定辦法及標(biāo)準(zhǔn)

綜合學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作情況和試驗(yàn)報告給出成績。成績評定分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。

七、教材及參考書

教材： 《聚合物近代儀器分析（第二版）》主編：汪昆華，羅傳秋，周嘯 出版

社：清華大學(xué)出版社

參考書：《高聚物結(jié)構(gòu)、性能與測試》 主編：焦劍、雷渭緩 出版社：化學(xué)工業(yè)

出版社

《聚合物結(jié)構(gòu)分析》 主編 ：朱誠身，楊向萍 出版社：科學(xué)出版社

《聚合物材料表征與測試》主編：楊萬泰 出版社：中國輕工業(yè)出版社《高分子實(shí)用材料剖析技術(shù)》 主編：董炎明 出版社：中國石化出版社

第二篇：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)三：CPU性能測試實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三：CPU性能測試實(shí)驗(yàn)

一、背景知識

評價計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，是一個非常復(fù)雜的問題。購買計(jì)算機(jī)時，我們強(qiáng)調(diào)的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能價格比，即花最少的錢買回最適合的計(jì)算機(jī)，而不是去買速度最快的計(jì)算機(jī)或最便宜的計(jì)算機(jī)。使用計(jì)算機(jī)時，我們強(qiáng)調(diào)的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，說計(jì)算機(jī)A比計(jì)算機(jī)B好，是指A執(zhí)行程序的速度比B快。而對服務(wù)器來說，我們強(qiáng)調(diào)的不是其完成一個任務(wù)的時間，而是其在單位時間內(nèi)完成任務(wù)的個數(shù)，即吞吐率。另外，對服務(wù)器而言，穩(wěn)定性是比吞吐率更重要的一個性能指標(biāo)。

無論性價比、響應(yīng)速度還是吞吐率，它們都有一個共同的影響因素，那就是計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的速度?？紤]一個任務(wù)，寫成程序讓計(jì)算機(jī)去完成，那么，完成該任務(wù)的時間將和CPU主頻，指令系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)，內(nèi)存容量，Cache結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總線，輔存速度等有關(guān)系（這恰是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程的全部內(nèi)容），這將是一個多么復(fù)雜的關(guān)系！理論上，衡量計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的速度最好的辦法就是使用真實(shí)程序的實(shí)際執(zhí)行時間，稱其為程序的響應(yīng)時間（response time）。如果說同一個程序在計(jì)算機(jī)A上的響應(yīng)時間比在計(jì)算機(jī)B上的響應(yīng)時間短，我們就說計(jì)算機(jī)A執(zhí)行程序的速度比計(jì)算機(jī)B快。由于一般的實(shí)用程序具有一定的片面性，因此對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的測評都要用權(quán)威的基準(zhǔn)測試程序（Benchmark）來完成。

響應(yīng)時間直觀的定義是計(jì)算機(jī)完成某一任務(wù)所花的全部時間，因此又稱為墻上時間（wall-clock time）或流逝時間（elapsed time），墻上時間是很形象的說法。程序的響應(yīng)時間包括兩部分：CPU實(shí)際執(zhí)行程序的時間（稱為CPU時間）和進(jìn)程等待時間，其中進(jìn)程等待時間包括由于進(jìn)程調(diào)度而必須延遲的時間（即進(jìn)程在就緒態(tài)的時間）和其他等待時間，如磁盤等待、I/O等待或等待某個外部事件發(fā)生等等；CPU執(zhí)行程序的時間又可以包含兩部分：CPU執(zhí)行本程序代碼的時間和CPU執(zhí)行操作系統(tǒng)代碼的時間（如進(jìn)程調(diào)度代碼，提供給用戶進(jìn)程的I/O代碼等等）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就研究如何減少或消除以上這些時間片斷，從而縮短程序的響應(yīng)時間，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。

本實(shí)驗(yàn)通過我們設(shè)計(jì)的幾個小程序，使同學(xué)們對響應(yīng)時間和CPU時間兩個概念有一個比較深刻的理解，從而指導(dǎo)我們在實(shí)際使用計(jì)算機(jī)的過程中知道如何更好的使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。程序范例里主要有兩個函數(shù)：函數(shù)clock（）返回調(diào)用該函數(shù)的進(jìn)程從開始執(zhí)行到執(zhí)行該函數(shù)時的大概CPU時間，函數(shù)gettimeofday（）則返回當(dāng)前的系統(tǒng)時間。前者用來獲得CPU時間，后者用來計(jì)算響應(yīng)時間。

程序1用隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生一個1000×1000的矩陣，然后對每個元素操作一次，最后顯示CPU時間和響應(yīng)時間。程序2從數(shù)據(jù)文件data.dat（該數(shù)據(jù)文件由程序3生成）中讀入一個1000×1000的矩陣，然后對每個元素操作一次，最后顯示CPU時間和響應(yīng)時間。程序4從標(biāo)準(zhǔn)輸入輸入三個整數(shù)，然后從標(biāo)準(zhǔn)輸出輸出其乘積，最后顯示CPU時間和響應(yīng)時間。

需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是，clock（）函數(shù)返回的時間值是一個近似值，而且單位是毫秒，這是一個粒度很粗的時間單位（對CPU而言），我們?yōu)榇撕苓z憾，你能否編寫函數(shù)返回CPU時間的精確值（最起碼到微秒級）。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、理解響應(yīng)時間與CPU時間的關(guān)系

2、理解吞吐率與CPU時間之間的關(guān)系

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、調(diào)試并運(yùn)行程序1，分析其結(jié)果。

2、調(diào)試并執(zhí)行程序2，分析其結(jié)果。

3、調(diào)試并執(zhí)行程序4，分析其結(jié)果。請你以最快的速度輸入三個2位十進(jìn)制數(shù)，并分析結(jié)果，你有什么感想？

四、實(shí)驗(yàn)報告

認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或顯示結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填寫實(shí)驗(yàn)報告。

附：

程序1：

#include #include #include #include #define size 1000 #define step 1000 main(){ int i,j,k,temp;char *a;clock_t end;struct timeval time1,time2;gettimeofday(&time1,NULL);//取得當(dāng)前系統(tǒng)時間 a=(char*)malloc(size*size);//為數(shù)組a申請內(nèi)存空間

for(i=0;i

for(j=0;j

a[i*size+j]=(char)(10.0*rand()/(RAND_MAX+1.0));for(i=0;i

for(j=0;j

for(k=0;k

temp=a[i*size+j]*a[i*size+j];end=clock();//取得CPU時間

gettimeofday(&time2,NULL);//取得當(dāng)前的系統(tǒng)時間 time2.tv_sec-=time1.tv_sec;//計(jì)算響應(yīng)時間 time2.tv_usec-=time1.tv_usec;if(time2.tv_usec<0L){ time2.tv_usec+=1000000L;time2.tv_sec-=1;} printf(“CPU time is: %fn”,end/1000000.0);printf(“Wall clock time is:%ld.%6ld secondsn”,time2.tv_sec, time2.tv_usec);free(a);return 0;}

程序2：

#include #include #include #include #define size 1000 #define step 1000 main(){ int i,j,k,temp;char *a;FILE *fp;clock_t end;struct timeval time1,time2;gettimeofday(&time1,NULL);fp=fopen(“data.dat”,“r”);a=(char*)malloc(size*size);for(i=0;i

for(j=0;j

a[i*size+j]=fgetc(fp);3 fclose(fp);for(i=0;i

for(j=0;j

for(k=0;k

temp=a[i*size+j]*a[i*size+j];end=clock();gettimeofday(&time2,NULL);time2.tv_sec-=time1.tv_sec;time2.tv_usec-=time1.tv_usec;if(time2.tv_usec<0L){ time2.tv_usec+=1000000L;time2.tv_sec-=1;} printf(“CPU time is: %fn”,end/1000000.0);printf(“Wall clock time is: %ld.%6ld secondsn”,time2.tv_sec, time2.tv_usec);free(a);return 0;}

程序3：

#include #include #define size 1000 main(){ FILE *fp;int i,j;fp=fopen(“data.dat”,“w”);srand((int)time(0));//初始化隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 for(i=0;i

fputc((int)(10.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)),fp);fclose(fp);}

程序4：

#include #include #include main(){ int i,j,k;4 clock_t end;struct timeval time1,time2;gettimeofday(&time1,NULL);scanf(“%d%d%d”,&i,&j,&k);printf(“%dn”,i*j*k);end=clock();gettimeofday(&time2,NULL);time2.tv_sec-=time1.tv_sec;time2.tv_usec-=time1.tv_usec;if(time2.tv_usec<0L){ time2.tv_usec+=1000000L;time2.tv_sec-=1;} printf(“CPU time is: %fn”,end/1000000.0);printf(“Wall clock time is:%ld.%6ld secondsn”,time2.tv_sec, time2.tv_usec);return 0;}

第三篇：聚合物復(fù)合材料性能解釋以及測試標(biāo)準(zhǔn)指引

聚合物復(fù)合材料性能解釋以及測試標(biāo)準(zhǔn)指南

1．1拉伸性能

拉伸性能包括拉伸強(qiáng)度，彈性模量、泊松比、斷裂伸長率等。對于如高壓容器、高壓管、葉片等產(chǎn)品，必須要測出聚合物復(fù)合材料的拉伸性能，才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)。

對于不同的聚合物復(fù)合材料，拉伸性能試驗(yàn)方法是不同。對于普通的，用國標(biāo)GB/T1447進(jìn)行測試；對于纏繞成型的，用國標(biāo)GB/T1458進(jìn)行測試；對于定向纖維增強(qiáng)的，用國標(biāo)GB/T33541進(jìn)行測試；對于拉擠成型的，用國標(biāo)GB/T13096-1進(jìn)行測試。使用最多的是GB/T1447。

國標(biāo)GB/T1447，對于不同成型工藝復(fù)合材料，又規(guī)定不同形狀的拉伸試樣，有帶R型、直條型及啞鈴型。使用拉伸試驗(yàn)機(jī)或萬能試驗(yàn)按規(guī)定的加載速度對試樣施加拉伸載荷直到試樣破壞。用破壞載荷除以試樣橫截面面積則為拉伸強(qiáng)度。從測出的應(yīng)力----應(yīng)變曲線的直線段的斜率則為彈性模量，試樣橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變比為泊松比。破壞時的應(yīng)變稱為斷裂伸長率。

單位面積上的力，稱為應(yīng)力，通常用MPa（兆帕）表示，1MPa相當(dāng)于1N/mm2的應(yīng)力。應(yīng)變是單位長度的伸長量，是沒有量剛（單位）的。

不同的現(xiàn)代復(fù)合材料其拉伸性能大不一樣，以玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼為例：1：1玻璃鋼，拉伸強(qiáng)度為（200-250）MPa，彈性模量為（10-16）GPa；4：1玻璃鋼，拉伸強(qiáng)度為（250-350）MPa，彈性模量為（15-22）GPa；單向纖維的玻璃鋼（如纏繞），拉伸強(qiáng)度大于800MPa，彈性模量大于24GPa；SMC材料，拉伸強(qiáng)度為（40-80）MPa，彈性模量為（5-8）GPa；DMC材料，拉伸強(qiáng)度為（20-60）MPa，彈性模量為（4-6）GPa。

1.2彎曲性能

一般產(chǎn)品普遍存在彎曲載荷，彎曲性能是很重要的，同時，往往用彎曲性能來進(jìn)行原材料，成型工藝參數(shù)，產(chǎn)品使用條件因素等的選擇。

彎曲性能，一般采用國標(biāo)GB/T1449進(jìn)行測試；對于拉擠材料，用國標(biāo)GB/T13096.2進(jìn)行測試；對于單向纖維增強(qiáng)的，用國標(biāo)GB/T3356進(jìn)行測試。

測試彎曲性能的試樣一般是矩形截面積的長條，簡稱為矩形梁。采用當(dāng)中加載的三點(diǎn)彎曲法。梁的橫截面的上表面承壓縮應(yīng)力，梁下表面承受拉伸應(yīng)力，橫截面積上還要承受剪切應(yīng)力，中性層剪應(yīng)力最大，因此梁所承受彎曲時，其應(yīng)力狀態(tài)是很復(fù)雜的，破壞形式也是多種的。原材料品種、性能及成型工藝參數(shù)對彎曲性能很敏感，試驗(yàn)方法和試樣尺寸同樣也很敏感，為了達(dá)到材料彎曲破壞，國標(biāo)對試樣的跨（跨度或支距）高（試樣厚度）比（l/h）有一定要求，一般要求l/h≥16，對于單向纖維增強(qiáng)的材料，要求l/h≥32。

由于彎曲性能的復(fù)雜性及對各因素的敏感性，對于上述不同材料的彎曲性能，或大于1.1節(jié)中拉伸性能，或小于1.1節(jié)中的拉伸性能。在正常成型工藝情況下，一般彎曲強(qiáng)度略大于拉伸強(qiáng)度，彎曲彈性模量略小于拉伸彈性模量。

1．3壓縮性能

增強(qiáng)纖維或織物，只能承受很大的拉伸力，其本身很柔軟，是不能承受壓縮力的，當(dāng)聚合物復(fù)合材料承受壓縮載荷時，是靠聚合物基體把增強(qiáng)纖維或織物粘結(jié)成整體時才能承受。因此，聚合物復(fù)合材料的壓縮性能與聚合物的品種、性能、成型工藝、二者的界面等的關(guān)系很密切，同一種復(fù)合材料的壓縮性能變化也很大。一般高溫高壓成型的壓縮性能要高，有的甚至于高于拉伸性能。一般情況彈性模量，壓縮的與拉伸的相差的極小，壓縮強(qiáng)度略比拉伸強(qiáng)度低，特別是室溫固化，成型工藝質(zhì)量欠佳的材料，壓縮強(qiáng)度要比拉伸強(qiáng)度低得多。

壓縮性能，一般用國標(biāo)GB/T1448進(jìn)行測試。標(biāo)準(zhǔn)試樣為30×10×10（mm）棱型或35×10×10（mm）園柱型。要求兩端面相互平行，不平行度應(yīng)小于試樣高度的0.1%，否則，試驗(yàn)本身對測試結(jié)果也有不良影響。

當(dāng)產(chǎn)品的壁厚較薄時，不能按GB/T1448進(jìn)行測試，應(yīng)用GB/T5258測試,試樣厚度可以按產(chǎn)品實(shí)際厚度，這個試驗(yàn)方法的夾具是比較先進(jìn)、科學(xué)的。

1．4剪切性能

由于聚合物復(fù)合材料的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)品在使用中，在不同受力條件下，在不同部位存在三種剪切性能，為面內(nèi)剪切，層間剪切和斷紋剪切。

如工字梁腹板，在工字梁承受彎曲時，腹板就是承受面內(nèi)剪切。對于面內(nèi)剪切性能，用國標(biāo)GB/T3355進(jìn)行測試。該方法用45°方向的拉伸試驗(yàn)測出復(fù)合材料縱橫剪切性能，包括剪切強(qiáng)度和剪切模量。試驗(yàn)方法與普通拉伸性能一樣，僅要測出縱向和橫向變形，如同拉伸試驗(yàn)測泊松比一樣。計(jì)算公式不一樣，計(jì)算結(jié)果是縱橫剪切強(qiáng)度和模量。

對于層間剪切性能，有兩個測試方法：①國標(biāo)GB/T1450.1；②國標(biāo)GB/T3357。方法①要求試樣較厚為15mm，要特制試樣，往往與產(chǎn)品實(shí)際情況有別差。方法②可以按產(chǎn)品實(shí)際厚度取樣，較方便，但對于較接近各向同性，或?qū)娱g剪切強(qiáng)度較大的，唯以測準(zhǔn)。方法①②僅只能側(cè)出層間強(qiáng)度。要測出層間剪切模量可以參考GB/T1456的原理進(jìn)行測試，已有大量試驗(yàn)說明，此原理可以測出復(fù)合材料的的層間剪切模量。

對于拉擠材料，可以用GB/T13096.3和13096.4測出剪切強(qiáng)度。

用國標(biāo)B/T1450.2測出來的是復(fù)合材料斷紋剪切強(qiáng)度。

縱橫剪切強(qiáng)度為（40-80）MPa，縱橫剪切模量為（2-4）MPa；層間剪切強(qiáng)度為（10-50）MPa，剪切模量為（0.2-2）GPa；斷紋剪切強(qiáng)度為（80-100）MPa。

1.7沖擊性能

當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)受動載荷時、需要材料的沖擊強(qiáng)度(韌性)性能指標(biāo),沖擊強(qiáng)度高低也說明材料的韌性性能,是選材的性能指標(biāo)之一。

沖擊強(qiáng)度用國標(biāo)GB/T1451進(jìn)行測試。國標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸，當(dāng)試樣尺寸，特別是試樣厚度小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸時，測出來的沖擊強(qiáng)度要偏小。沖擊強(qiáng)度除與材料品種、性能有關(guān)外，還與試樣厚度有關(guān)，一般試樣厚，測出來的沖擊強(qiáng)度高。一般情況下，沖擊強(qiáng)度為：1：1玻璃鋼，（100-300）kJ/m2；4：1玻璃鋼，（200-600）

kJ/m2；SMC，（20-60）KJ/m2；DMC，（10-30）KJ/m2；拉擠材料，（300-650）KJ/m2。

1．8性能的方向性

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其力學(xué)性能有較明顯的方向性、拉伸強(qiáng)度、模量，彎曲強(qiáng)度、模量，壓縮強(qiáng)度、模量沿纖維方向的最大，與纖維方向成45°方向的最小，拉伸性能最為明顯，無壓成型的壓縮性能，方向性程度要低一些。面內(nèi)剪切強(qiáng)度、模量、泊松比、沖擊強(qiáng)度，與上相反，45°方向最大?？梢岳眠@一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的復(fù)合材料產(chǎn)品。

2、基本理化性能

2．1密度

聚合物復(fù)合材料輕質(zhì)是指密度小，為（1.5-2.0）g/cm3,是金屬的1/4-1/5。用國標(biāo)GB/T1463進(jìn)行測試.常用聚合物復(fù)合材料制成夾層結(jié)構(gòu)的蜂窩,密度為(0.03-0.16)g/cm3，泡沫塑料密度為(0.025-0.20)g/cm3。

2．2巴氏硬度

聚合物復(fù)合材料的硬度指標(biāo)不同于金屬，是用巴柯爾硬度計(jì)測試，國標(biāo)GB/T3854。巴氏硬度除與原材料品種、性能有關(guān)外，更與成型工藝、固化程度有關(guān)，一般用巴氏硬度來控制產(chǎn)品制造過程。一般巴氏硬度為30-60，玻璃的巴氏硬度為100。

2．3固化度

固化度是指聚合物（樹脂）的固化程度，用樹脂不可溶分含量的試驗(yàn)方法，國標(biāo)GB/T2576來測試，一般產(chǎn)品要求固化度≥80%，對于高溫固化產(chǎn)品，要求≥90%。

2．4樹脂含量

樹脂含量的大小直接影響產(chǎn)品的力學(xué)性能和理化性能。用測出樹脂含量的方法可以直接檢驗(yàn)產(chǎn)品的成型工藝是否符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求及均勻性，用國標(biāo)GB/T2577進(jìn)行測試。

2．5負(fù)荷熱變形溫度

試樣在一定負(fù)荷（1.82MPa）下受熱變形到一定指標(biāo)的溫度，稱為負(fù)荷熱變形溫度，用國標(biāo)GB/T1634-2進(jìn)行測試，此性能直接反映聚合物（樹脂）的耐熱性能，不同聚合物復(fù)合材料，其負(fù)荷熱變形溫度差別很大，低的為100℃，高的可達(dá)300℃以上。測出此性能指標(biāo)，可供產(chǎn)品在什么樣溫度條件下使用時參考。

2．6熱導(dǎo)率

聚合物復(fù)合材料的熱導(dǎo)率是比較小的，為（0.28-0.40）W/Km，屬絕熱材料，用國標(biāo)GB/T3139進(jìn)行測試。

2．7電阻率

聚合物復(fù)合材料的電阻率是比較高的，屬于電絕緣材料，同時又是非磁性材料，體積電阻率，表面電阻率依次為1012-15Ω?cm，1011-14Ω，與聚合物（樹脂）的品種有關(guān)系。環(huán)氧類型的電阻率要更高一些。

2．8線熱膨脹系數(shù)

線熱膨脹系數(shù)與聚合物（樹脂）品種關(guān)系很大，聚酯類的線膨脹系數(shù)大，環(huán)氧、酚醛類的小。同時與纖維方向織物經(jīng)緯比也很有關(guān)系，一般纖維方向線熱膨脹系數(shù)小。在（6.7-30）×10-6范圍。當(dāng)然，這是指玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，當(dāng)采用碳纖維時，可以制零熱膨脹系數(shù)，甚至于是負(fù)熱膨脹系數(shù)的材料，在精密儀器上得到廣用。

2．9吸水性

在保證產(chǎn)品質(zhì)量情況下制成的聚合物復(fù)合材料的吸水率，一般≤1%，用國標(biāo)GB/T1462測試。

復(fù)合材料吸水性能的另一個指標(biāo)是耐水性，把復(fù)合材料放在水中一定時間后，其強(qiáng)度（主要指彎曲強(qiáng)度）的變化，這有兩個測試方法：①GB/T2575，是用常溫水浸試樣。②GB/T10703，是用（60-100）℃水浸試樣，屬耐水性加速試驗(yàn)方法。

3特殊性能

聚合物復(fù)合材料在常溫下就有蠕變，承受拉伸時，蠕變小，承受彎曲和剪切時，蠕變大，測試方法國標(biāo)為GB/T6059。持久強(qiáng)度較為破壞強(qiáng)度的（40-50）%。

聚合物復(fù)合材料的疲勞性能，與受力狀態(tài)、樹脂品種、纖維方向、成型工藝、循環(huán)次數(shù)等關(guān)系密切。若循環(huán)到5×106次時，疲勞強(qiáng)度約為靜態(tài)強(qiáng)度的（25-30）%。試驗(yàn)方法國標(biāo)為GB/T16779。

聚合物復(fù)合材料的高低性能取決于聚合物種類，目前已有耐350℃以上的耐高溫聚合物。在低溫下，其性能反而提高，溫度越低，強(qiáng)度越高，包括沖擊韌性也一樣，一般提高20%-30%。這是優(yōu)于普通熱塑性塑料之處。測試方法為GB/T9979。

不同聚合物復(fù)合材料有不同耐化學(xué)腐蝕性能必須根據(jù)具體介質(zhì)選用復(fù)合材料。測試方法為GB/T3857。

一般聚合物復(fù)合材料是不阻燃，必須加阻燃劑，按產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求加不同阻燃劑及含量，達(dá)到一定的氧指數(shù)，指標(biāo)等。測試方法為GB/T8294。

第四篇：材料結(jié)構(gòu)與性能

材料結(jié)構(gòu)與性能報告(1)

論文題目：塊狀非晶合金材料的研究進(jìn)展

姓名： 學(xué)號： 學(xué)科專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 入學(xué)日期： 報告日期： 報告地點(diǎn)：

王楚 31605051 材料工程 林莉 2016.11

研究生院制表

材料結(jié)構(gòu)與性能報告(1)1概述

一般認(rèn)為，凝聚態(tài)的物質(zhì)大致可以分為三類：晶態(tài)物質(zhì)、準(zhǔn)晶態(tài)物質(zhì)和非晶態(tài)物質(zhì)。非晶態(tài)合金是指固態(tài)時其原子的三維空間呈拓?fù)錈o序排列，并在一定溫度范圍保持這種狀態(tài)相對穩(wěn)定的合金。最早有關(guān)非晶態(tài)合金的文獻(xiàn)是由融Kamer于1934年首次報道的。而后，1960年，Duwez[1]等首先采用噴槍法在Au．Si合金中獲得非晶態(tài)合金，從而開創(chuàng)了材料研究的新領(lǐng)域一非晶態(tài)合金材料。非晶合金具有優(yōu)異的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能，特別是優(yōu)良的軟磁性能，在許多領(lǐng)域中己得到應(yīng)用。一般說來，非晶態(tài)合金均需要通過熔體快淬的方法來獲得，它需要非常高的冷卻速率(10 6 /s 以上)。由于臨界冷卻速率的限制，非晶態(tài)合金的三維尺寸受到很大的限制，只能獲得很薄或很細(xì)的片、絲和粉末狀非晶合金。

大塊非晶合金材料是近年來采用現(xiàn)代冶金技術(shù)合成的一種具有特殊性能的新型先進(jìn)金屬材料。對大塊非晶的研究無論在理論上還是在應(yīng)用上都有重要意義。首先，大塊非晶體系是一些全新的多組元體系，其合金熔體具有極大的熱力學(xué)過冷度，過冷液體的動力學(xué)行為類似于氧化物玻璃，這使得人們重新思考傳統(tǒng)的非晶形成理論。另外，大塊非晶合金大都具有明顯的玻璃轉(zhuǎn)變和寬的過冷液相區(qū)，這為深人研究非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變特征和過冷液態(tài)的結(jié)構(gòu)和物性提供了理想材料。在應(yīng)用上，由于具有奇特的物理、力學(xué)及化學(xué)性能, 適合于用來制造電子器件、磁性器件、精密光學(xué)器件、精密機(jī)械結(jié)構(gòu)件、電池材料、體育用品、生物醫(yī)學(xué)植人物以及軍工先進(jìn)武器構(gòu)件(如穿甲武器、飛行器的構(gòu)件、裝甲板等)等。塊狀非晶合金的發(fā)展歷程

非晶合金的發(fā)展大致經(jīng)歷了兩個階段。第l階段為1960年(Duwez首次采用快淬方法制得Au70Si30非晶合金薄帶)-1989年。這段時期，人們主要通過提高冷卻速率(>104列s)來獲得非晶合金，因而得到的基本是非晶合金薄膜、薄帶或粉末。所研究和制備的主要是二元合金。主要研究體系可分為3大合金系：第l類合金系由過渡族金屬或貴金屬與類金屬組成，如Pd2Si、Fe2B等。；類金屬的含量為10%-30%,恰好在低共晶點(diǎn)組分附近。2類合金系是以LTM-ETM為基的體系，其中ETM和LTM分別代表前、后過渡族金屬，LTM包括Fe、Co、Ni、Pd和Cu等，ETM包括Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等。LTM的含量一般在20％-40％，如Zr70(Ni、Fe、Co、Pd、Rh)30、Nb60Rh40等，該體系可以在非常寬的低共晶組分范圍內(nèi)形成非晶，這類非晶合金發(fā)現(xiàn)得比較晚，1977年才首次發(fā)現(xiàn)屬于這一類的合金,以后又逐步發(fā)現(xiàn)了在Ca或Sr中加入AI、Zn等組成的非晶合金[2,3]。第3類為以A族金屬元素(Mg、Ca、Sr)為基體，B族金屬元素(Al、Zn、Ga)為溶質(zhì)的

塊狀非晶合金的研究進(jìn)展

少冷卻過程中的非均勻形核, 因而各種制備方法都有以下兩個共同持征：(1)對合金母材反復(fù)熔煉, 以提高熔體的純度, 消除非均勻形核點(diǎn)。(2)采用高純惰性氣體保護(hù)，盡量減少氧含量。目前，大塊非晶態(tài)合金的制備方法主要有以下幾類：

(l)懸浮熔煉： 將試樣置于特定的線圈中，線圈中的電磁場使試樣產(chǎn)生與外界相反的感生電動勢，該感生電動勢與外磁場間的斥力與重力相抵消，從而使試樣懸浮在線圈中。同時, 試樣中的渦流使自身加熱熔化。再向試樣吹人惰性氣體，使其冷卻、凝固；或利用通電極板間的靜電場使試樣懸浮，用激光加熱熔化，當(dāng)激光停止照射時，試樣于原位冷卻。試樣溫度可用非接觸法測量。懸浮熔煉的優(yōu)點(diǎn)是試樣沒有在容器中熔煉，避免了容器壁引起的非均質(zhì)形核，可減小臨界冷卻速度。其缺點(diǎn)是，試驗(yàn)的懸浮與加熱是同時通過試樣中的渦流實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)試樣冷卻時也必須處于懸浮狀態(tài)，即試樣在冷卻時還必須克服懸浮渦流帶來的熱量，所以冷卻速度不可能很快, 增加了制備難度，制備的塊狀非晶合金尺寸較小。

(2)深過冷液淬法：此方法是將試樣用低熔點(diǎn)氧化物(如B2O3)包裹起來，在石英管中感應(yīng)加熱熔化，最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。低熔點(diǎn)氧化物的作用一是用來吸取合金冶煉中的雜質(zhì)顆粒，避免這些顆粒成為形核的核心，二是將合金熔液與容器壁隔離開來。由于包裹物始點(diǎn)低于熔體熔點(diǎn)，因而可避免合金母材與容器壁直接接觸，最大限度地避免了非均質(zhì)形核。

(3)高壓模鑄法：該方法是將母合金放人套筒內(nèi)，在高頻感應(yīng)線圈中熔化，再用高 壓快速將合金液壓人銅模內(nèi)，銅模外通水使試樣快速冷卻。由于該方法的冷卻速率很大，可以獲得較大體積的非晶態(tài)合金。

此外還有定向凝固、射流成形、壓實(shí)成型等多種大塊非晶合金制備工藝。國內(nèi)關(guān)于大塊非晶合金的研究開展不多，主要采用落管、氧化物包裹、磁懸浮、射流成形及水淬 等技術(shù)制備大塊非晶合金。國內(nèi)制備的大塊非晶合金的最大直徑為90mm。由于目前制備的非晶合金的尺寸較小，影響了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料的使用范圍。塊狀非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)

非晶合金的原子在三維空間呈拓?fù)錈o序狀排列，不存在長程周期性，但在幾個原子間距的范圍內(nèi)，原子的排列仍然有著一定的規(guī)律，因此可以認(rèn)為非晶態(tài)合金的原子結(jié)構(gòu)為“長程無序，短程有”。通常定義非晶態(tài)合金的短程有序區(qū)小于1.5nm，即不超過4-5個原子間距，從而與納米晶或微晶相區(qū)別，短程有序可分為化學(xué)短程有序和拓?fù)涠坛逃行騼深悺?/p>

材料結(jié)構(gòu)與性能報告(1)4.1化學(xué)短程有序

非晶態(tài)金屬至少含有兩個組元，除了不同類原子的尺度差別、穩(wěn)定相結(jié)構(gòu)和原子長程遷移率等因素以外，不同類原子之間的原子作用力在非晶態(tài)合金的形成過程中起著重要作用?；瘜W(xué)短程有序的影響通常只局限于近鄰原子，因此一般用近鄰組分與平均值之差作為化學(xué)短程有序參數(shù)，對于二元A-B體系為：

up=1-ZAB/(ZcB)=1-ZBA/(ZcA)其中ZAu和ZuA分別代表A(或B)原子近鄰的B(或A)原子配位數(shù)，Z是原子總配位數(shù)。cA和cu分別是A與B原子在合金中的平均濃度。當(dāng)A和B兩種原子直徑明顯不同時，A原子的總本位數(shù)ZA與B原子的總配位數(shù)Zi3不再相同，ZA≠Ze，這時短程有序另一種定義。

4.2拓?fù)涠坛逃行?/p>

指圍繞某一原子的局域結(jié)構(gòu)的短程有序。常用幾種不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)描述非晶態(tài)與合金的結(jié)構(gòu)特征，主要有原子分布函數(shù)、干涉函數(shù)、近鄰原子距離與配位數(shù)和質(zhì)量密度。原子分布函數(shù)，設(shè)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是各向同性的均勻結(jié)構(gòu)，其平均原子密度Po為--定體積y中包含的原子數(shù)N:

Po=N/V 描述某一原子附近的密度變化可用徑向分布函數(shù)RDF(r):

RDF(r)=4*3.14xr2p(r)

其中r是距某中心原子的距離，p(r)是距離r處的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某個原子為中心，在半徑r處、厚度為dr的球殼內(nèi)的原子數(shù)，從而RDF(r)=dN/dr表示原子數(shù)目(密度)隨距離增加的變化。

定義約化徑向分布函數(shù)G(r)為:

G(r)=4x3.14*r[p(r)-po] 幾種過渡金屬-類金屬非晶態(tài)合金的約化徑向分布函數(shù)如圖8-1所示，函數(shù)值隨著與中心原子的距離增大而呈有規(guī)律的起伏。此外，還定義雙體分布函數(shù)g(r): z(r)=p(r)/p。

當(dāng)合金中包含幾種不同類原子時，引入偏徑向密度函數(shù)pii(r)、偏雙體分布函數(shù)gii(r)、偏約化徑向分布函數(shù)GO(r)等參數(shù)描述原子之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。例如，pji(r)指與某個第i類踩子的距離為r處，單位體積中第j類原子的數(shù)目。上述各個原子分布函數(shù)中，原子密度p(r)和原子徑向分布函數(shù)RDF(r)有明確物理意義，G(r)的物理意義雖然不明確，但它同RDF(r)一樣能反映非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特征，對體系作x射線衍射測量得到結(jié)構(gòu)因數(shù)S(Q)，塊狀非晶合金的研究進(jìn)展

外殼等商業(yè)產(chǎn)品由于大塊非晶中不存在晶體中的滑移位錯，在較低溫度下具有很好的粘滯流動性，可以較好地發(fā)生超塑應(yīng)變利用這個特性，可以把大塊非晶合金進(jìn)行各種塑性加工，制成所需的各種形狀由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和較好的熱穩(wěn)定性，大塊非晶合金在軍事方面也得到了應(yīng)用，可以用來制造反坦克的動能穿甲彈。

Zr基大塊非晶合金具有很高的彈性實(shí)驗(yàn)表明,用其做成的小球與同樣大小的鋼球在量筒中從相同高度(15m左右)自由落下后做彈性來回運(yùn)動，前者比后者的彈動時間足足長了大塊非晶合金具有很高的強(qiáng)度和強(qiáng)度-密度比，以及很好的彈性能，因而具有很好的應(yīng)用潛力。基大塊非晶合金由于抗拉強(qiáng)度高、延展性好、彈性能高、沖擊斷裂性能高和抗腐蝕性高，且具有非常好的能量傳遞性能，已被用來制作高爾夫球桿和其擊球部位(球頭)，使用該材料做成的高爾夫球頭能夠?qū)?9％的能量傳遞到球上。

在化學(xué)方面，由于大塊非晶具有抗腐蝕、儲存能量(吸氫和析氫)和高催化特性，將有可能在海洋業(yè)和能源方面得到應(yīng)用。塊體非晶合金在結(jié)構(gòu)上是原子長程無序而近程有序排列的亞穩(wěn)材料，每個短程有序的原子團(tuán)可以視為一個高活性點(diǎn)，而這種高活性、高耐蝕性材料是最理想的電極催化材料。如果使用這種材料制作電極, 其催化活性將提高以上，可大大提高制堿工業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是十分巨大的。

由于新型基非晶合金具有低飽和磁致伸縮，使得它們的軟磁性能可與傳統(tǒng)的Fe-Si-B非晶合金相比擬，甚至更優(yōu)。日本研制的Fe基大塊非晶合金軟磁材料的磁導(dǎo)率，比硅鋼片材料及傳統(tǒng)晶體結(jié)構(gòu)的磁性材料15倍，美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)制備出了直徑達(dá)到以上的低磁能損耗的大塊基軟磁產(chǎn)品專家預(yù)測,大塊非晶合金軟磁材料制品將很快應(yīng)用于電子信息，如計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備和工業(yè)自動化等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和電力等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)另外，硬磁性大塊非晶合金也將是一種很有潛力的永磁材料。

6結(jié)束語

非晶合金，因特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能自產(chǎn)生以來一直是材料學(xué)界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。近年來對非晶合金進(jìn)行了廣泛的研究，取得了很大的進(jìn)展，已突破昔日貴金屬的限制, 許多日常重要的工程合金系統(tǒng)如Fe、Co、NiCu 等都可制備出塊體非晶合金，這為其實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了條件，如今工程應(yīng)用也已逐步興起。但作為一類新型的材料, 非晶合金仍處于研究探索階段，在基礎(chǔ)理論、制備工藝和實(shí)際應(yīng)用中還有許多問題亟待解決，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

還沒有一套完整的理論或成熟的物理模型用來指導(dǎo)塊體非晶的研制，目前對于合金系統(tǒng)組元的選擇還只能憑經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，但這些規(guī)律都不具備普適性。這主要是由于還沒有充分理解非晶合金形成的本質(zhì), 因此需要加強(qiáng)對非晶合金物理轉(zhuǎn)變過程的研究。

材料結(jié)構(gòu)與性能報告(1)(2)目前所制備的塊體非晶尺寸還不夠大，只有Zr基、Pd基等少數(shù)幾種合金體系可達(dá)較大尺寸，這在很大程度上限制了這種新型結(jié)構(gòu)材料的廣泛應(yīng)用，因而需要我們在理解非晶合金形成本質(zhì)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)目前塊體非晶制備所需的苛刻工藝條件。因機(jī)械合金化在制備非晶合金上的獨(dú)特優(yōu)勢，目前可以優(yōu)先發(fā)展機(jī)械合金化工藝。

(3)提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性。由于塊體非晶屬亞穩(wěn)態(tài)材料，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的, 只有把這類材料加熱到一定溫度以上才會使其變?yōu)榫B(tài)材料。因此，必須設(shè)法提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性，以拓寬其應(yīng)用范圍。

(4)任何材料都有其自身的缺陷，雖然發(fā)現(xiàn)了一系列具有大塑性的塊體非晶合金，但總體來說其塑性都還有待提高，而且非晶合金的拉伸塑性幾乎為零。長期以來，探索同時具有高強(qiáng)度和大塑性的金屬合金材料一直是材料領(lǐng)域追求的目標(biāo)，非晶合金塑性的進(jìn)一步提高，必將為非晶合金的應(yīng)用開辟更廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

[1] Duwez P Willens R.H.Continuous series of metal stable so1id solution in silver．

copper alloys．Applied Physics, 1960;31:1136-1139．

[2]Luborsky F E.Amorphous, metal lie alloys.London: Butter worth, 1983, 30(2): 45-47.[3]Jones H.RaPid,solid i of metal and alloys.London: Institution of Metallurgists.1982 ,10:78-79.[4]Inoue A, Zhang T, Masumoto T, Zr-Al-Ni amorphous alloys with the glass transition temperature and significant super cooled liquid region.Materials Transactions JIM, 1990, 3l(3):177-183．

[5] Shindo T, Waseda Y, Inoue A.Prediction of critical on Positions for bulk glass Formation in La-based, Cu-based and Zr一based tern arryallows.Materials Transactions JIM, 003, 44(3): 351-357.[6] Inoue A.Stabilization of metallic Per cooled liquid and bulk amorphous Alloys.Acta Material , 2000, 48:279-306.[7]Takeuehi A,Inoue A.Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size Difference, Heat of Mixing and Period of Constituent Elements and Its Application to Characterization of

the

Main

Alloying

Element.Materials

Transactions JIM,2005,46(12):2817-2829.[8]Inoue A,Shen B L,Chang C T.ULTRA-high strength above 5000MPa and soft magnetic

塊狀非晶合金的研究進(jìn)展

properties of Co-Fe-Ta-B bulk glassy alloys [J].Acta Materialia, 2004, 52(14);4092-4099 [9]Lu Z P, Liu C T, Thompso N.Structural amorphous steels[J].Phys Rev Lett, 2004, 92:245503 [10]Chen Q J, Fan H B, Shen J, et al.Critical cooling rate and thermal stability of

Fe-Co-Zr-Y-Cr-Mo-B amorphous alloy[J].J Alloys Comp，2006,407(1/2):25-128 [11]Zhang B, Pan M X,Zhao D Q,et al.Soft bulk metallic glasses based on cerium [J].Appl Phys lett, 2004(85): 61-68 [12]Inoue A, Shen B L, Chang C T.Ultra-high strength above 5000MPa and soft magnetic properties of Co-Fe-Ta-B bulk glassy alloys[J].Acta Materialia, 2004, 52(14):4093-4099.[13]Qiu K Q, Wang A M, Zhang H F, et al.Mechanical properties of tungsten fiber reinforced Zr-Al-Ni-Cu-Si metallic

glass

matrix

composite[J].Intermetallics，2001, 10(11/12):1283-1288.[14] Inoue A , Gook J.S.Mater Trans[J] 1995;36: 1180 [15]Inoue A, Takeuchi A, Zhang T.Metall MaterrTans, 1998;29A: 1779 [16]井上明久.素形材[M], 1999;5: 5 [17]Inoue A.Bulk Amorphous Alloys, trans tech publisher[D], 1998 [18]Nishyama N, Inoue A.Mater.Trans[J]1996;31: 1531

第五篇：《高分子材料結(jié)構(gòu)與性能》課程教學(xué)大綱

《高分子材料結(jié)構(gòu)與性能》課程教學(xué)大綱

課程代碼：

070417

課程性質(zhì)：專業(yè)任選總學(xué)時：

學(xué)時

總學(xué)分：

開課學(xué)期：

適用專業(yè)：化工 先修課程：有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)后續(xù)課程：畢業(yè)論文

大綱執(zhí)筆人：HJH

參加人： HGJGHJH

審核人：

JHHJH

修訂時間：2012年8月

編寫依據(jù)：

09化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案（2009）年版

一、課程介紹

高分子材料結(jié)構(gòu)與性能課程是以高分子結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用為主線，聯(lián)系其他材料科學(xué)，闡述了高分子材料的合成方法、結(jié)構(gòu)性能和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并簡要介紹了各類高分子材料的基礎(chǔ)知識和有關(guān)的加工成型方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解高分子材料的基礎(chǔ)知識，拓寬知識面，使學(xué)生進(jìn)一步了解本專業(yè)。它是學(xué)生學(xué)習(xí)《材料物理》、《材料物理實(shí)驗(yàn)》、《樹脂基復(fù)合材料》《復(fù)合材料科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)》、《高分子材料成型加工》、《高分子材料工程實(shí)驗(yàn)》等其它專業(yè)基礎(chǔ)課的先修課程和基礎(chǔ)，同時也是不同專業(yè)十幾門選修課的先修課程，在專業(yè)培養(yǎng)中處于重要地位。同時，該課程也可作為化學(xué)化工類非高分子專業(yè)的本專科生，為拓寬知識面，認(rèn)識基礎(chǔ)高分子科學(xué)相關(guān)的選修課，有望發(fā)展成化學(xué)化工類大學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程，為將來從事材料領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作打好基礎(chǔ)。

二、本課程教學(xué)在專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位和作用 材料在生產(chǎn)與生活中占有非常重要的地位，并與人們生活緊密相聯(lián)。而作為材料學(xué)中的一大類別——高分子材料正發(fā)揮著越來越重要的作用。本門課程作為應(yīng)用化學(xué)以及化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課，目的在于讓學(xué)生了解高分子材料學(xué)的基礎(chǔ)知識，擴(kuò)大知識面，培養(yǎng)學(xué)生掌握高分子材料基本知識與概念，并能初步分析和解決材料研究中的實(shí)際問題。高分子材料結(jié)構(gòu)與性能是以高分子材料為基本研究對象的一門課程，是高分子科學(xué)的基礎(chǔ)課程。與化學(xué)的其它二級學(xué)科相比，它與現(xiàn)代物理學(xué)有著更加深刻的親緣關(guān)系，其發(fā)展更加依賴于化學(xué)與物理學(xué)的進(jìn)步，同時也對這兩大軸心科學(xué)的進(jìn)步產(chǎn)生深刻的影響。由于近年高分子科學(xué)對各個工業(yè)部門和科技領(lǐng)域的滲透作用顯著，所以在化學(xué)本科等非高分子專業(yè)作為選修課教學(xué)具有重要的意義。

三、本課程教學(xué)所要達(dá)到的基本目標(biāo)

高分子材料結(jié)構(gòu)與性能課程的內(nèi)容主要包括高分子材料的結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用的內(nèi)在聯(lián)系和塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑與功能高分子等主要高分子材料品種的介紹，要求學(xué)生在掌握高分子材料的結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，熟悉塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑的一些主要品種，并能對一些材料性能及相關(guān)影響因素做出簡單解釋。通過教學(xué)提高學(xué)生運(yùn)用高分子化學(xué)與物理的知識分析問題、解決問題的能力。

本課程的基本要求如下：

1、掌握高分子的基本知識、基本概念；

2、了解高分子各類材料的特點(diǎn)；

3、了解和掌握高分子材料的各種合成方法；

4、了解和掌握高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。

四、學(xué)生學(xué)習(xí)本課程應(yīng)掌握的方法與技能

本課程較系統(tǒng)地闡述了高分子材料的合成方法，并以高分子結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用為主線，介紹了各類高分子材料的基礎(chǔ)知識，是關(guān)于高分子材料基礎(chǔ)應(yīng)用的實(shí)用課程，它的任務(wù)是使學(xué)生較熟練地掌握各類高分子材料的基本概念、制備及其應(yīng)用，并能運(yùn)用結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用的內(nèi)在聯(lián)系，初步分析和解決材料研究中的實(shí)際問題。

五、本課程與其他課程的聯(lián)系與分工 《高分子材料結(jié)構(gòu)與性能》課程是材料化學(xué)、高分子材料與工程及其相近專業(yè)的一門重要課程，是在學(xué)生具備了必要的有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)知識之后，在學(xué)習(xí)了高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)上選修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，并為功能高分子材料化學(xué)，高聚物合成工藝學(xué)等后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

六、本課程的教學(xué)內(nèi)容與目的要求 【第一章】材料科學(xué)概述（共2學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：

（1）熟悉材料的分類；了解材料的多層次結(jié)構(gòu)。

（2）掌握復(fù)合材料及復(fù)合效應(yīng)以及材料工藝及其與結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。

2、教學(xué)內(nèi)容：

（1）第一節(jié)材料與材料科學(xué)（2）第二節(jié)材料結(jié)構(gòu)簡述（3）第三節(jié)材料的性能

（4）第四節(jié)材料工藝及其與結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系（5）第五節(jié)材料的強(qiáng)化機(jī)制

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：材料及材料化過程，復(fù)合材料，功能物性，材料結(jié)構(gòu)及性能關(guān)系（2）難點(diǎn)：幾個重要概念，復(fù)合材料，材料化過程

4、本章思考題： P289思考題與習(xí)題

【第二章】高分子材料的制備反應(yīng)（共4學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：

（1）熟悉連鎖聚合反應(yīng)與逐步聚合反應(yīng)的基本反應(yīng)類型。（2）了解高分子材料制備反應(yīng)的新進(jìn)展；掌握自由基聚合反應(yīng)與自由基共聚合反應(yīng)的概念、機(jī)理及應(yīng)用以及聚合實(shí)施方法。

2、教學(xué)內(nèi)容：

（1）第一節(jié)高分子與高分子材料（2）第二節(jié)連鎖聚合反應(yīng)（3）第三節(jié)逐步聚合反應(yīng)

（4）第四節(jié)高分子材料制備反應(yīng)新進(jìn)展

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：自由基聚合，乳液聚合，逐步加聚反應(yīng)

（2）難點(diǎn)：連鎖聚合反應(yīng)與逐步聚合反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件

4、本章思考題：

P289-291思考題與習(xí)題

【第三章】高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能（共8學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：（1）熟悉聚合物大分子聯(lián)的組成和構(gòu)造，聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)；了解高分子材料的力學(xué)性能、物理性能以及化學(xué)性能。（2）掌握聚合物分子運(yùn)動的特點(diǎn)、聚合物的物理狀態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變以及聚合物熔體的流動。

2、教學(xué)內(nèi)容：

（1）第一節(jié)聚合物的結(jié)構(gòu)

（2）第二節(jié)高聚物的分子運(yùn)動及物理狀態(tài)（3）第三節(jié)高分子材料的力學(xué)性能（4）第四節(jié)高分子材料的物理性能（5）第五節(jié)高分子材料的化學(xué)性能

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：聚合物的柔順性與構(gòu)象的關(guān)系，聚合物分子運(yùn)動的特點(diǎn)，聚合物的松弛現(xiàn)象，聚合物的力學(xué)三態(tài)，聚合物熔體特性，聚合物的力學(xué)屈服以及聚合物的力化學(xué)過程。（2）難點(diǎn)：聚合物的松弛特性，力學(xué)屈服現(xiàn)象

4、本章思考題：

P291-293思考題與習(xí)題

【第四章】通用高分子材料（共8學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：

（1）熟悉幾大類通用高分子材料的基本概念、分類；掌握通用高分子材料的結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用。

（2）了解塑料、橡膠、纖維、黏合劑及涂料的制備工藝。

2、教學(xué)內(nèi)容：（1）第一節(jié)塑料（2）第二節(jié)橡膠（3）第三節(jié)纖維

（4）第四節(jié)膠黏劑及涂料

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：塑料的組成、作用及成型加工方法，熱塑性塑料，工程塑料，熱固性塑料，合成橡膠

（2）難點(diǎn)：幾個重要概念，通用高分子材料的結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用之間的內(nèi)在聯(lián)系

4、本章思考題：

P293-294思考題與習(xí)題

【第五章】功能高分子材料（共4學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：

（1）以專題講座的方式引入功能高分子的基本概念，分類及應(yīng)用。（2）重點(diǎn)結(jié)合自己的科研成果，簡單介紹幾類功能高分子。

2、教學(xué)內(nèi)容：

（1）第一節(jié)醫(yī)用高分子及高吸水性樹脂

（2）第二節(jié)智能高分子及功能高分子最新進(jìn)展

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：醫(yī)用高分子及高吸水性樹脂，智能高分子及功能高分子最新進(jìn)展（2）難點(diǎn)：幾個重要概念，刺激響應(yīng)性，功能高分子的作用機(jī)理

4、本章思考題： P294思考題與習(xí)題

【第六章】聚合物共混物（共2學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：

了解聚合物共混物的基本概念、制備方法及主要品種。

2、教學(xué)內(nèi)容：

（1）第一節(jié)聚合物共混物及其制備方法（2）第二節(jié)主要品種

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：幾個重要概念，聚合物共混物的制備方法（2）難點(diǎn)：聚合物共混物，互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，混煉擠出設(shè)備

4、本章思考題：

P294-295思考題與習(xí)題

【第七章】聚合物基復(fù)合材料（共4學(xué)時）

1、教學(xué)目的和要求：

了解聚合物基復(fù)合材料物的基本概念、制備方法及主要品種。

2、教學(xué)內(nèi)容：

（1）第一節(jié)聚合物基宏觀復(fù)合材料（2）第二節(jié)聚合物基納米復(fù)合材料

3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）重點(diǎn)：宏觀聚合物基復(fù)合材料的基本類型及增強(qiáng)劑的類型，聚合物基納米復(fù)合材料的類型

（2）難點(diǎn)：偶聯(lián)劑在復(fù)合材料制備中的作用及作用機(jī)理

4、本章思考題： P295思考題與習(xí)題

七、本課程教學(xué)時數(shù)分配表 章節(jié)

標(biāo)題

學(xué)時分配

講授

實(shí)踐

一

第一章材料科學(xué)概述

二

第二章高分子材料的制備反應(yīng)

三

第三章高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能

四

第四章通用高分子材料

五

第五章功能高分子材料

六

第六章聚合物共混物

七

第七章聚合物基復(fù)合材料

合計(jì) 32

八、教材和主要參考資料

1、指定教材：

《高分子材料基礎(chǔ)》張留成，翟雄偉，丁會利?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2007年

2、主要參考資料：

《高分子材料》黃麗主編?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2009年

《高分子材料科學(xué)導(dǎo)論》張德慶，張東興，劉立柱編著，1999年

九、課程考核與成績評定方法

1、命題要求

（1）命題內(nèi)容要求

命題要著眼于所學(xué)課程的基礎(chǔ)知識和基本技能的考核，要突出重點(diǎn)，注意覆蓋面，要符合學(xué)生學(xué)習(xí)和生活的實(shí)際，貼近社會實(shí)際，要重視對學(xué)生在具體情景中綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決問題的能力的考查，要有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。試卷結(jié)構(gòu)應(yīng)簡潔、合理，題量要適度。要根據(jù)課程特點(diǎn)處理好客觀題與主觀題的比例。能力層次分值分配為：了解占50%，理解占30%，綜合應(yīng)用占20%。

（2）命題的覆蓋面、難易度、題型結(jié)構(gòu)等要求

命題覆蓋面涉及教學(xué)大綱規(guī)定教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)章節(jié)，考慮到本課程為專業(yè)選修課，難易應(yīng)適中或偏易，題型主要有填空題、選擇題（單選）、判斷題、簡答題和計(jì)算題。

2、考核方法及用時

本課程考核按考查課程的要求進(jìn)行，考核采取課堂測驗(yàn)方式，完成時間為110分鐘，成績采用百分制。

3、課程考核成績構(gòu)成

學(xué)期總成績=作業(yè)成績×30%+考勤成績×30%+期末測試成績×40%；