济南大学无机非金属材料工艺学精品课程
《无机非金属材料工程专业课程》实验教学大纲
课程名称：专业实验（professional experiment）
课程编号：041661
课程性质：独立设课
课程属性：专业课
实验教材或指导书名称：硅酸盐工业热工基础实验、水泥工艺实验、无机非金属材料实验（行业统编）
课程总学时：80 时 学分：5分 实验学时：80时 实验学分：5分
面向专业：无机非金属材料工程专业
实验室名称：无机非金属材料工程实验室
一、课程简介：
《无机材料专业实验》是在学习了无机非金属材料专业基础课和一定的专业课之后，开设的一门指定的必修实验课程。课程的内容协及无机非金属材料生产过程操作、质量控制和产品的测试和检验，主要内容包括：燃料的性能检验、烟气的成分分析、水泥和熟料的物理性能检验和化学成分分析、粉体的密度、比表面积和粒度分布以及综合实验等。
二、课程实验目的与要求：
目的：通过《无机材料专业实验》课程的学习，巩固学生所学的基础理论知识，培养学生动手和独立操作的能力。
要求：掌握相关的分析和测试仪器设备的工作原理和正确的操作方法，培养学生对实验现象的观察、分析、归纳和总结的能力，并了解实验结果与实际生产和操作的关系，为今后从事有关的工作打下良好的基础。
三、考试（考核）方式：实验前预习情况占10%，实验过程操作规范程度和表现占40%，实验结果及实验报告占50%。
四、主要仪器设备及台（套）数：
马弗炉二台，氧弹测试仪二套，砂浆搅拌和成型设备三套，净浆搅拌设备四套。
五、主要参考书目：
1、朱 明等 硅酸盐工业热工基础实验 武汉 武汉工业大学出版社，1998年5月。
2、姜玉英 水泥工艺实验 武汉 武汉工业大学出版社，1996年8月。
3、孙晋涛 硅酸盐工业热工基础 武汉 武汉工业大学出版社，1999年5月。
4、林宗寿 无机非金属材料工学 武汉 武汉工业大学出版社，2003年1月。
5、施惠生 无机非金属材料实验 北京 化学工业出版社，2002年6月。
六、实验项目：
1、专业实验（一）
序号
实验项目名称
实 验 内 容
实验类型
计划学时
开出要求
实验者
类别
每组人数
1
煤的工业分析
测定煤的灰分、水分、挥发分和固定碳。
综合
4
必做
本科生
10
2
固体燃料的发热量测定
根据燃烧时贝克曼温度的变化计算燃料的各种发热量。
验证
4
必做
本科生
3
3
烟气的成分分析
分析烟气中CO2、O2、CO以及N2的百分含量。
验证
4
必做
本科生
2
4
气流压力、流速与流量测量
测量流动气体的压力、流速和注量。
验证
4
必做
本科生
5
5
水泥标准稠度、凝结时间、安定性的测定
检测样品的标准稠度、凝结时间、安定性。
验证
4
必做
本科生
3
6
水泥胶砂强度的测定
成型、养护和破型。
验证
4
必做
本科生
2
7
熟料游离氧化钙的测定
测定熟料中游离氧化钙的含量
验证
4
必做
本科生
1
8
水泥中三氧化硫的测定
离子交换法
验证
4
必做
本科生
1
9
混凝土力学性能实验
搅拌成型、脱摸养护、强度检测、塌落度试验
验证
4
必做
本科生
3
10
混凝土集料检测
砂、石的级配、砂子的细度摸数、含水量、含泥量测定
验证
4
必做
本科生
3
11
粉体的密度和比表面积的测定
测量样品的密度和比表面积。
验证
4
必做
本科生
1
12
粉体粒度分布的测定（沉降分析法）
用沉降法测定Pb微粒半径及分布。
验证
4
必做
本科生
4
2、专业实验室（二）
序号
实验项目名称
实 验 内 容
实验类型
计划学时
开出要求
实验者
类别
每组人数
综合性实验
1、原材料的制备和性能分析
配料计算，生料配合及粉磨，生料细度的测定，生料碳酸钙滴定值的测定。
综合
8
必做
本科生
6
2、合成或烧制过程
生料打饼、烘干、煅烧，各种设定温度下的生料易烧性的测定
综合
8
必做
本科生
6
3、过程的质量控制
熟料煅烧，掌握高温炉的使用方法，熟料中游离CaO测定，熟料显微结构分析
综合
8
必做
本科生
6
4、制品的物理化学性能检测
水泥组成的确定，水泥粉磨，水泥全套物理检验
综合
8
必做
本科生
6
大纲编写人：邱树恒、陈益兰、黄永春
大纲审核人：李浩璇、张刚生
大纲批准人：童张法
《无机非金属材料专业基础实验》课程教学大纲
授课专业：无机非金属材料
学时数；48 学分数：2.5
一、课程的性质目的
这门实验课程是包含有《工程材料微观结构学》，《无机非金属材料测试方法》和《无机非金属材料科学基础》三门课程相应开出的实验。这门实验课程是无机非金属材料专业本科生的专业基础和专业技术课程，其教学任务是通过学生实施实验，正确理解课堂上学习的理论知识，建立抽象的立体思维能力，并培养学生的动手能力，学会分析材料显微结构和操作测量材料显微结构常用仪器；通过参观工业测试中心实验室，让学生了解现代最先进的测试材料性能垢仪器，这对学生消化对应的理论课上学到的抽象理论，提高学生分析问题、解决问题的能力均有极大的帮助。该实验课是无机非金属材料专业学生的必修课程。
二、课程教学内容
第一部分 《工程材料微观结构学》实验
实验一. 对称要素的认识 （3学时）
通过学生自己寻找7个品系的木模型对称要素，让学生正确理解什么是晶体的对称要素，对称要素有几种，怎样找出它们的存在位置。依据每个模型存在的对称要素，正确理解对称要素的组合原则，学会找出L4i和L6i对称要素的规则。通过这个实验，培养学生的空间想象能力，建立抽象的思维。
本实验难点在于如何掌握寻找对称要素，尤其是反伸轴对称要素的寻找方法。
实验二. 晶体定向，晶面符号和晶棱符号的确定（3学时）
首先利用模型讲解在晶体中如何确定x、y和z方向，依据米氏符号确定法则如何确定晶面符号，进而确定晶棱符号，然后由学生独立完成七个晶系模型的晶面和晶棱符号的确定。
难点在于如何用对称要素确定x、y和z三个方向。
实验三，矿物物性的认识（3学时）
给出十种常见的硅酸盐工业使用的矿物，要求学生鉴定它们物理性质和光学性质，包括形态，比重，莫氏硬度（断口），光泽，条痕，颜色和透明度等，学会使用莫氏硬度计和利用素烧瓷板鉴定条痕和透明度。
难点是解理程度的判定，条痕与透明度关系的规律性。
实验四. 偏光显微镜和单偏光镜下的观察（3学时）
指导学生正确使用偏光显微镜，学会自己调节光路，对焦和调节亮度，找出见克线，利用见克线测定矿物折射率相对大小，学会观察无机非金属材料工业常见原料矿物的形态，颜色，突起和糙面等的情况，掌握如何判定闪突起。
难点是见克线观察和利用见克线判定折射率高低。
实验五. 正交偏光镜下的观察（一）（3学时）
学会观察矿物的干涉色方法，如何确定干涉色的级序和色序，懂得如何使用补色器。
难点是干涉色级序的判定。
实验六. 正交偏光镜下的观察（二）（3学时）
学会怎样在偏光显微镜正交系统下测定矿物的多色性，吸收性，延性，消光性质和双晶类型。
难点是消光类型的确定。
实验七. 锥光镜下的观察（一）（3学时）
让学生认识什么是偏光显微镜锥光系统，由学生自己设置这个系统，并利用这个系统观察一轴晶的干涉图，用一轴晶的干涉图来测量光性正负。通过本实验，使学生掌握调节锥光系统的方法。
难点是锥光系统的建立和调节。
实验八. 锥光镜下的观察（二）（3学时）
学会利用锥光系统观察二轴晶干涉图，利用垂直Bxa切面和斜交光轴切面的干涉图，测定二轴晶的光性正负，2V角的确定。
难点是二轴晶的干涉图观察和光性正负测定。
实验九. 反光显微镜结构及其使用（3学时）
通过讲解反光显微镜结构和用途后，由学生自己操作。观察水泥熟料，陶瓷和玻璃光片试样，学会分析岩相结构。利用显微镜——摄象头——电视屏幕显示系统向学生讲解岩相结构与工艺关系，让学生掌握光片制备技术。
难点是岩相结构的分析。
第二部分 《无机非金属材料测试方法》实验
实验一. X射线衍射技术与定性相分析（3学时）
通过对X射线衍射测量技术，由学生制备试样，老师测试，最后由学生分析测试结果，找出试样中的物相组成。
难点是试样中物相的确定。
实验二. 透射电镜及试样显微电子图象观察（3学时）
讲解透射电镜的结构原理和基本操作方法，了解如何制备试样，观察一些材料透射电子图象，分析其微观结构特征。
难点是分析透射电子图象特征。
实验三. 扫描电镜及试样的显微电子图象观察（3学时）
让学生了解扫描电镜的结构和基本原理，掌握制备试样的方法和基本要求，观察无机材料扫描电镜显微电子图象特征，学会分析SEM图。
难点是扫描电镜的显微结构图象的分析。
第三部分 《无机非金属材料科学基础》实验
实验一、粘土的ξ—电位测定（3学时）
要求学生掌握粘土颗粒带电的原因和带电的电性，及其影响因素，这是理论课的内容和要求。
该实验是通过测定粘土-水悬浮液中粘土颗粒的运动速度来计算粘土颗粒的ξ—电位，因此这种方法成为电泳法。本实验用到的设备有直流稳压电源、数字式电压表、生物显微镜、电泳槽、白金电极、微距摄像头、21英寸彩色电视机以及制备好的粘土—水悬浮液。
在开始试验前要求学生认真观看该实验的多媒体教学片，然后经过实验教师的再次示范及强调注意事项后，学生才能够开始动手进行实验操作。
实验结束后一周内学生要提交实验报告.
实验二. 粘土的差热分析（3学时）
在本实验中学生需要掌握差热分析的工作原理，这在多媒体教学片中有所论述。
本实验是通过连续测定粘土样品在恒速升温过程中热量的转移来确定粘土的脱水温度，进而判断样品为何种粘土。本实验需要用到的实验设备有卧式管式电炉、自偶变压器、热电偶、数/模转换卡、计算机及数据采集和绘图程序、打印机等。
在实验操作前学生需要认真观看本实验的多媒体教学片，然后经过实验教师的再次示范及交待注意事项后方可进行实验操作。
实验结束后一周内学生要提交实验报告。
实验三 淬冷法研究相平衡（3学时）
有关相图及相平衡的理论知识学生应该在相应的理论课中已经学过，本实验的目的是通过二氧化硅-氧化钠系统中某个组成的样品在指定高温下达到相平衡后的结构来验证书本上对应相图的状态，进而理解相图上任一点均代表系统状态的结论。同时经过本实验的学习和训练，学生能够掌握如何把样品的高温结构保留到常温进行结构分析的方法。
本实验需要用到的设备有立时管式电炉、可控硅温度控制器、白金坩埚、自偶变压器、偏光显微镜、微距摄像头、21英寸彩色电视机等。
在实验操作前学生需要认真观看本实验的多媒体教学片，然后经过实验教师的再次示范及交待注意事项后方可进行实验操作。
实验结束后一周内学生要提交实验报告。
实验四 失重法研究固相反应速度常数（3学时）
本实验的原理是热失重分析方法，该方法的原理将在本实验的多媒体教学片中有所论述，学生必须认真学习和掌握。
本实验用到的设备有立时管式电炉、可控硅温度控制仪、白金坩埚、千分之一精度的电子天平、计算机及相应的数据处理和作图程序。
在实验操作前学生需要认真观看本实验的多媒体教学片，然后经过实验教师的再次示范及交待注意事项后方可进行实验操作。
实验结束后一周内学生要提交实验报告。
三、课程教学的基本要求
在这门基础实验课程中进行的教学环节是实验原理和要求的讲解，实验操作的显示，学生自己动手做实验，记录实验结果和实验现象，书写实验报告，老师批改每份报告并给出成绩。要求学生在实验前先预习，在实验过程运用学过的理论知识，掌握正确的实验方法，书写实验报告要求规范和整洁，并能结合理论知识分析实验结果。通过基础实验课，能够让学生牢固掌握理论知识。实验教师在指导学生进行操作时必须做到“细心、耐心、诚心”（三心形象），尤其要注意学生在实验过程中的违规操作和电、热的安全问题。教师在指导实验过程中要做到主动提问、提示和解释，同时还要辅导学生分析实验结果，如有机会还应该向学生介绍计算机编程进行数据采集、处理、显示的原理。实验完成后学生按时上交实验报告。本课程一共48学时。考核方式是依据实验操作认真程度，考勤情况和实验报告成绩,给出一个综合成绩。
四. 建议教材与教学参考书
[1] 曹德光编，硅酸盐岩相学实验指导书及实验报告，广西大学西教材科印，1999.
[2] 杨淑珍等编，无机非金属材料测试武汉工业大学出版社，1991.
[3] 南京玻璃纤维研究设计院编，玻璃测试技术，中国建筑工业出版社，1987.
[4] 无机非金属材料教研室，《专业基础实验之二指导书》，2001年启用
[5] 陆佩文主编，《硅酸盐物理化学》，东南大学出版社出版，1991.1
