材料工艺学实验报告.docx

1、材料工艺学实验报告 中国地质大学（北京） 材 料 科 学 与 工 程 学 院材 料 工 艺 学实习报告班 级： 10030912班 姓 名: 魏 耀 祖 学 号： 1003091214 指导老师： 黄朝晖 梅乐夫 日 期： 2011年12月12日实验一：混凝土的制备一、实验目的1. 掌握混凝土的制备工艺。2. 学会测试试样的抗压强度。二、实验原理及步骤混凝土受力破坏的过程，实际上是混凝土裂纹的发生及发展的过程，也就是混凝土内部结构从连续到不连续的演变过程。混凝土是由水泥石及粗细骨料所组成的复合材料，它的力学性质取决于水泥石的性能、粗细骨料的性能、水泥石与骨料界面的粘结力以及水泥与骨料在混凝土内

2、的相对体积含量。混凝土在浇注时，由于泌水作用，形成泌水通道和水囊，在混凝土干硬后会形成界面裂纹及空隙。混凝土浇注且硬化之后，由于水泥水化造成的化学收缩及物理收缩，引起水泥石体积变化，使骨料与水泥石界面产生分布不均的拉应力，当拉应力超过界面上的抗拉强度，在骨料与水泥石之间就会出现许多细微的裂纹。因此，硬化后的混凝土在未受外力作用之前，内部就存在初始应力和微细裂纹。当混凝土承受单向应力载荷时，由于骨料（石子）的强度和弹性模量都大于水泥砂浆，因此在粗骨料的上下端产生压应力，侧面产生拉应力。此外，水泥石的抗拉强度远低于抗压强度，所以在较低的压应力作用下，当其受拉区的应力超过界面抗拉强度时，就使界面裂缝

3、逐渐扩展，最后导致试样破坏。“环箍效应”1. 原料及配比： 水泥：1.07kg 水：0.75-0.80kg 砂：1.93kg 碎石：3.59kg （总量约为一个模具用量）2. 仪器及设备： 台秤、量筒、铁锨、铁铲、混凝土模具3. 步骤： 称量：按上述配比称量原料。 搅拌：将原料混合并搅拌均匀，搅拌过程中观察触变性。 成型：采用人工插捣成型。当采用人工插捣时，混凝土拌合物应分两层装入试模，每层装料厚度大致相等。插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行，插捣底层时，捣棒应到达试模表面，插捣上层时，捣棒应穿入下层深度为20-30mm，插捣时捣棒应保持竖直。插捣完后，刮除多于的混凝土，并抹平。（模具在使用

4、前要拧紧） 脱模及养护：从模具中取出试模，将试模浸入水中养护28d。清理模具并在模具上涂油以防氧化。 抗压强度测试：a 将试样擦拭干净，测量尺寸，并检查其外观。根据尺寸计算试样的承压面积。 b 将试样放在试验机的下压板上，试样的承压面与成型时的顶面垂直。试样的中心与试验机下压板中心对准。 c 开动试验机，连续而均匀地加荷。 d 结果处理： R混凝土立方体试样抗压强度，MPa； F破坏载荷，KN； A试样承压面积，m2。 以上三个试样测值的算术平均值作为该组试样的抗压强度值。三、实验总结 混凝土对于我们其实是既熟悉又陌生的事物。说其熟悉，我们的身边无处没有他们的身影，我们高耸入云的楼房，横跨滔滔

5、江水的桥梁，但它又是那么的陌生，因为我们至始至终都是它的享受者而非建设者，究竟混凝土是如何建造出来的呢。带着这样的疑问，我参加了第一次的材料工艺学实习。 在老师的简单介绍后，我们紧随大四学长学姐冒雨来到测试楼平房。我们按照比例，称量好水泥，砂和碎石，用 铁锹充分混合后，加入适量的水搅拌均匀，最后放入磨具中成型硬化。隔几天之后将混凝土块脱模，养护近28天时间。 在实验过程中，我们遇到了各种各样的问题。其中天气是我们始料未及的不测因素。当天下起小雨，使得在加水混合原料的时候更加难以掌握水的量，最终导致加水量略显过多。也通过这个实验，我们才真正明白，平时看到工人看似漫不经心，很粗略的进行着的施工作业

6、，其中包含多少技术和宝贵的经验。四、实验数据整理强度测试数据和计算结果如下：计算公式：抗压强度： R混凝土立方体试样抗压强度，MPa； F破坏载荷，N； A试样承压面积，mm2。组号高/mm宽/mm底/mmF/NR/Mpa139.740.96111.8871.432.26240.840.16111.8932.862.34340.0841.74111.81092.142.73439.442.3111.8477.71false5失败false638.6439.72111.861.42false从抗压强度值来看，4、5、6组的实验是不符合要求的，因此此实验的抗压强度取前3组数据计算得=586.02K

7、pa原因分析：可能是由于我们脱模时间有些晚了，导致硬化过程中结构发生变化，产生的内应力使得结构被破坏。 实验二：干压成型制作陶瓷片一、实验目的1. 掌握通过干压成型法制作陶瓷片的工艺过程。2. 掌握通过作图分析数据的方法。二、实验原理及步骤1. 原料及配比： 总量200g 长石（%）石英（%）紫木节（%）202555203050203545252550253045253540302545303040303535滑石（外加）：2%2. 仪器设备：电子天平、托盘、喷壶、游标卡尺、手动压片机、钢模、抗压强度试验机3. 步骤： 称料：各小组按总量30g算出各组分质量。 置于振动磨中混匀。 造粒：用喷壶

8、向托盘上方间断喷水，晃动托盘造粒。 称量：称量8g造好的粒于钢模中。（每组压3个） 成型：干压成型 标记：用小刀在陶瓷片生坯上刻标记，同时称重，记录质量。测量直径及厚度。 烧结：在1100、1150、1200下分别烧结。 测烧失率：称量烧结后陶瓷片质量 测抗压强度： 测量样品尺寸收缩，计算收缩率。 统计全班数据，绘制组分-烧失率及组分-抗压强度曲线，从而得出最佳配比。三、数据处理实验数据如下表：序号烧前直径/mm烧前厚度/mm烧前干重/g烧后直径/mm烧后厚度/mm烧后干重/g湿重/g浮重/g1-125.88.567.225.28.126.797.54.061-225.78.647.424.5

9、8.26.997.23.951-325.728.647.624.188.146.837.14.12-125.668.87.525.18.47.047.84.172-225.710.789.324.710.48.089.55.12-325.728.787.524.328.46.967.34.113-125.76.345.125.446.284.825.92.953-225.768.126.8257.966.237.43.743-325.728.747.524.628.66.977.84.24-125.77.666.425.227.566.097.23.664-225.729.748.424.62

10、9.247.868.64.634-325.79.288.226.068.747.68.14.565-125.629.627.925.29.427.38.44.485-225.748.527.326.6486.77.24.115-325.748.527.323.967.766.874.026-125.688.547.125.38.246.77.74.086-225.89.127.724.748.647.18.24.276-325.749.027.424.48.6477.64.117-125.788.146.925.128.066.47.23.817-225.78.687.524.448.347.

11、077.54.237-325.668.547.324.187.986.873.938-125.88.667.225.468.66.837.84.078-225.728.867.324.848.626.967.84.118-325.78.847.424.348.467.087.44.239-125.79.17.224.548.83784.139-225.79.227.524.49.027.18.24.219-325.7297.424.848.547.17.54.11根据公式： 气孔率： 体积密度： Do：实验温度下浸润液的密度（即水的密度1g/cm3）处理后的数据如下表序号烧失率收缩率气孔率体积

12、密度1-15.69%9.50%20.64%1.97 1-25.54%13.75%6.46%2.15 1-310.13%16.73%9.00%2.28 2-16.13%8.67%20.94%1.94 2-213.12%10.89%32.27%1.84 2-37.20%14.46%10.66%2.18 3-15.49%2.94%36.61%1.63 3-28.38%7.67%31.97%1.70 3-37.07%9.84%23.06%1.94 4-14.84%4.96%31.36%1.72 4-26.43%13.07%18.64%1.98 4-37.32%3.16%14.12%2.15 5-17.

13、59%5.26%28.06%1.86 5-28.22%-0.58%16.18%2.17 5-36.85%21.08%6.71%2.28 6-15.63%6.35%27.62%1.85 6-27.79%12.89%27.99%1.81 6-35.41%13.93%17.19%2.01 7-17.25%5.99%23.60%1.89 7-25.73%13.11%13.15%2.16 7-36.85%17.03%6.51%2.21 8-15.14%3.29%26.01%1.83 8-24.66%9.25%22.76%1.89 8-34.32%14.16%10.09%2.23 9-12.78%11.5

14、3%25.84%1.81 9-25.33%11.82%27.57%1.78 9-34.05%11.49%11.80%2.09 由表中数据绘制下图T=1100时T=1150时T=1200时四、实验总结 对我来说，干压成型制作陶瓷片的制作并不陌生。我曾跟着学长做过关于制备耐高温致密陶瓷的实验，其中基本步骤也都是一样的：配料，造粒，成型，烧结。在实验过程当中，对我们挑战最大的当属造粒了，造粒过程中，一方面要掌握喷水的量少了粒小，水多了会使原料粘在托盘上。另一方面，要掌握晃动托盘的频率和幅度，是造出的粒大小合适均匀。 在实验中，另一个感触很深的是大家的实验态度。老师讲到，通过一个人所压出的片就能推断出

15、这个人的品格和风气。压出的片一方面边缘较松散，很容易被磕碰出痕迹，另一方面在脱模和转放成型的陶瓷片时，也容易震裂和损坏。所以，作为一个合格的研究人员，我们应该端正心态，秉承细心严谨的态度对待每一个实验，只有具备了这样的品质，才能真正在学术上做出些内容来。实验三：高铝质耐火材料的初步制备一、实验目的1. 了解耐火材料的制备过程。2. 了解原料所起的作用。3 . 熟悉原料的混料过程及干压法成型。二、实验原理1. 原料及配比： 总量：1kg 矾土熟料：3-1mm 36% 1-0mm 28% 180目 30% 粘土细粉：6% 水： 4-5% 纸浆干粉（外加）：2%2.仪器及设备：电子天平 手动压片机

16、钢模3.步骤：a) 称料：按上述配比称料。b) 人工拌料：先用手将3-1mm和1-0mm的矾土熟料混匀，加入纸浆干粉，拌匀，加水再拌匀。再加入先预混好的180目细粉和粘土细粉混合物。c) 压柱：每个柱30g。d) 烧成：e) 物性测试：观察试样断面（颜色、颗粒分布均匀程度、颗粒结合是否牢固、气孔形态等） 测定体积密度、烧失率。 测定气孔率和吸水率。三、数据处理数据经过整理如下表组号烧前直径mm烧前厚度mm烧前干重g烧后直径mm烧后厚度g烧后干重g湿重g浮重g125.428.730.425.128.3629.632.820.5225.7427.628.725.1226.627.930.919.0

17、2325.3827.128.825.127.0628.231.719.14425.6827.2628.725.0827.0427.931.118.94525.4825.9227.225.1425.7226.429.817.91625.727.3428.825.0827.327.930.718.81725.425.727.225.0625.3826.429.317.79根据公式：气孔率： 体积密度： Do：实验温度下浸润液的密度（即水的密度1g/cm3）经过计算的以下数据烧失率收缩率气孔率体积密度2.63%3.51%26.02%2406.5042.78%8.21%25.25%2348.4852.

18、08%2.34%27.87%2245.2232.79%5.39%26.32%2294.4082.94%3.40%28.60%2220.3533.13%4.91%23.55%2346.5102.94%3.87%25.20%2293.658三、实验总结 该实验的步骤类似于上一个实验，同样主要经过配料，混料，成型，烧结四大主要工序。所以在操作过程中能明显感受到大家都能很熟练的称量和压片。我想这就是我们通过实验所得到的宝贵的经验吧。 耐火材料是指耐火度不低于1580的材料，一般是指主要由无机非金属材料构成的材料和制品。在理论上，Al2O3含量大于46%的硅酸铝质耐火材料称为高铝耐火材料。我国规定高铝耐

19、火材料Al2O3含量大于48%。本次试验我们组的试验结果与其他组的试验结果相差不大，这说明我们班的这次试验的整体结果是正确的，没有试验失败的组。实验四：注浆成型制作陶瓷工艺品一、实验目的1. 应用无机非金属材料工学课程中所学的陶瓷工艺理论，认识原料，并确定原料组成及配比范围。2. 掌握简易石膏模具的制做方法，通过注浆成型制作陶瓷工艺品的流程。3. 以小组为单位制作一件陶瓷工艺品。4. 能对烧后制品的缺陷作合理的分析，在此基础上通过改善制备条件，获得优良的工艺品。二、实验原理及步骤1. 原料： 建筑石膏：做石膏模具时使用。 钾长石：为肉红色，当块度较大时，经破碎、球磨、过筛后备用。 石英砂：白色

20、，夹杂时带黄色。经破碎、球磨、过筛后备用。 紫木节：为软质粘土，紫色。可分散在水中。 大同土：为硬质粘土，白色。经破碎、球磨、过筛后备用。 滑石：为白色。 无水碳酸钠：白色。 2.仪器及设备： 电子天平 振动磨 球磨瓷瓶（带鹅卵石） 空桶（陈腐料浆用） 比重计 石膏模具（带捆绑绳） 烧杯 小刀（或锯条） 烧结炉3. 步骤： 称料： 总量：1kg石英：25% 长石：27% 紫木节：22% 大同土：24% 滑石：2% 无水碳酸钠（外加）：0.4% 料 ：水=1 ：1球磨：料 ：水 ：球=1 ：1 ：2 （24h）陈腐：陈腐一周。测比重：用比重计测定料浆比重。成型：将石膏模具组装后捆紧，从注浆口倒入

21、搅拌均匀的泥浆，等坯体到达一定厚度后，将多于的泥浆倒出，放置4-8h。脱模：当湿坯具有一定强度后，解开模具捆绑绳，平放在桌子上，脱模。干燥：自然干燥湿坯至坯体颜色发白且具有一定强度。修坯：用小刀或锯条钝面将坯体表面凸凹不平的部分修理平整。烧成：经讨论后，各小组自定烧成制度。缺陷分析：分析制品缺陷并提出解决方案以完善制备条件。石膏模具的制作：根据成型品的大致形状折纸模型。配制少量石膏浆，80%左右水，待粘稠后倒入纸模型中以粘住底部，防止漏浆。依据纸模型体积称量石膏粉，85%左右水，混匀并使气泡尽可能少。粘稠后倒入纸模型内。将事先抹好肥皂的模型浸入石膏中，留少许边缘以方便取出。放置位置要正。在石膏

22、即将凝固时旋转模型以将其取出。静置至石膏体完全干燥。使用前用砂纸将工作面打光，并用海绵蘸水除去做石膏模时留下的脱模剂（肥皂沫）三、实验总结 作为学生会成员，目前参与并举办了两届的陶瓷艺术文化节，其中的陶艺比赛就包含了拉坯和注浆成型的比赛项目，所以，对此我也并不陌生。反而更加觉得亲切和熟练。 第一节课我们就配好了料浆，进行陈腐一周，但一周后我们发现浆料很大程度的沉聚而沉降。这样相对而言料浆就变稀了许多。 在挑选好石膏模具，用泥料填补好缝隙并用绳子捆绑好后，开始注浆了，通过模口的厚度我们能够判断制作的厚度，当达到3毫米左右时倒掉浆料静置40分钟左右。最激动人心的时候到了，胜败在脱模一举上，幸运的是，除了一组是因为模具选的过大，静置时间不够而失败外，其余都成功了。