本书为高等院校无机非金属材料专业的实验教材，是在作者多年本科教学实践的基础上编写的。全书共分6章，内容涉及新型无机非金属材料制备,包括粉体的合成、成型与烧结，以及其结构性能测试与表征。书中介绍了材料合成与制备中常用的仪器设备、材料微观结构及各种物理性能的常用基本表征测试技术。在材料粉体合成与材料制备实验部分中，选取了目前新型无机非金属材料合成制备中常用的方法，合成制备具有代表性的典型的新型无机非金属材料，另外，还将目前本领域最新科研成果的部分内容转化为综合性研究型实验，通过这种形式把科研工作的新进展、新技术，新工艺，以及国际上相关研究的最新内容及时补充到教学实验中。本书可作为材料学科本科实验课程的教材，也可作为科研工作中无机非金属材料性能检测的参考书，并可供相关领域的工程技术人员阅读。

第1章绪论

1.1实验内容及形式

1.2课程要求

1.2.1预习

1.2.2实验

1.2.3研究笔记

1.2.4团队配合

1.3实验安全规程

1.4良好实验室工作习惯

1.5危险品的管理

1.5.1实验室内常见危险品

1.5.2化学危险品的储存及管理

1.5.3化学易燃试剂的保管及使用

1.6实验室事故急救处理

1.7实验报告要求

参考文献

第2章基本实验技术及相关实验训练

2.1常用玻璃仪器的使用、洗涤及干燥

2.1.1常用玻璃仪器及使用

2.1.2玻璃仪器的洗涤及干燥

2.2溶剂的作用、分类与选择

2.2.1溶剂的作用与分类

2.2.2溶剂的选择

2.3溶液的配制及标定

2.3.1溶液的配制

2.3.2溶液浓度的标定

2.4化学试剂的等级标准

2.4.1化学试剂的等级标准

2.4.2我国化学试剂的等级标准

2.5纯水的制备

2.5.1蒸馏水制备技术

2.5.2离子交换树脂制备纯水的有关技术

2.6固液分离技术

2.6.1倾析法

2.6.2过滤法（常压过滤、减压过滤和压滤）

2.6.3离心机分离技术

2.7实验室高温的获得及加热设备

2.7.1高温的获得

2.7.2高温电阻炉

2.7.3快速热处理炉

2.7.4高温热浴

2.8实验室低温的获得

2.8.1低温冷浴

2.8.2相变致冷浴

2.9原料的粉碎与混合

2.9.1固相原料的粉碎与混合

2.9.2液相原料的混合

2.10pH计及其有关技术

2.11电子天平及使用

参考文献

第3章材料结构性能测试与表征

3.1粉体表征

3.1.1粒度分析与测定

3.1.2比表面分析与测定

3.2综合热分析

3.2.1差热分析

3.2.2热重分析

3.2.3差示扫描量热

3.2.4实验仪器及测试步骤

3.2.5影响综合热分析测定结果因素

3.2.6热分析技术在新型无机非金属材料合成制备中的应用

3.3密度、吸水率及气孔率测试

3.4导热系数测试

3.5力学性能测试

3.5.1弯曲强度测试

3.5.2硬度测试

3.5.3断裂韧度测试

3.6常规电磁性能测试

3.6.1绝缘电阻的测试

3.6.2介电常数及介质损耗的测试

3.6.3介电陶瓷电容温度系数及铁电陶瓷材料居里温度的测试

3.6.4介电陶瓷击穿场强的测试

3.6.5铁电陶瓷动态电滞回线的测试

3.6.6陶瓷材料交流复阻抗的测试

3.6.7压电陶瓷准静态压电系数d33的测试

3.6.8压电陶瓷机电耦合系数的测试

3.6.9铁氧体陶瓷磁滞回线的测试

3.6.10压敏陶瓷压敏性能的测试

3.7显微分析方法及基本应用

3.7.1反光显微镜(OM)分析方法及基本应用

3.7.2扫描电镜(SEM)的分析方法及基本应用

3.7.3电子探针(EPMA)分析方法及基本应用

3.7.4原子力显微镜(AFM)分析方法及基本应用

3.8X射线衍射(XRD)分析方法及基本应用

3.9X射线光电子能谱(XPS)分析方法及基本应用

3.10X射线荧光光谱(XRF)分析方法及基本应用

3.11吸收光谱分析方法及基本应用

3.12实验数据处理

3.12.1实验误差和数据处理

3.12.2有效数字

3.12.3实验数据的表示

参考文献

第4章粉体合成及性能表征实验

4.1实验一共沉淀法制备NiZn铁氧体粉体

4.2实验二均匀沉淀法制备纳米氧化铁/纳米氧化锌

4.3实验三溶胶凝胶法制备BaTiO3微粉

4.4实验四固相反应法制备BaTiO3粉体

4.5实验五水热合成法制备ZnO纳米粉

4.6实验六微乳液法制备ZnO纳米粉

4.7实验七醇水溶液加热法制备ZrO2(3Y)粉体

4.8实验八四氯化钛水解法制备TiO2粉体

4.9实验九直接沉淀法制备BaTiO3纳米粉

参考文献

第5章材料制备工艺及性能表征实验

5.1实验一ZnO压敏陶瓷材料的制备

5.2实验二NiZn铁氧体材料的制备

5.3实验三BaTiO3压电陶瓷材料的制备

5.4实验四NKN压电陶瓷材料的制备

5.5实验五PTC陶瓷材料的制备

5.6实验六Al2O3陶瓷材料的制备

5.7实验七ZrO2陶瓷材料的制备

5.8实验八AlN陶瓷流延基片的制备

5.9实验九浸渗掺杂技术制备黑色氧化锆陶瓷

5.10实验十溶胶凝胶法制备TiO2薄膜

5.11实验十一溶胶凝胶法制备CoFe2O4薄膜

参考文献

第6章综合性研究型实验

6.1实验目的

6.2实验特征

6.3实验内容

6.4实验模式

6.5考核内容与方式

参考文献

附录

附录A部分氢氧化物沉淀物沉淀和溶解时所需的pH值

附录B金属离子变成氢氧化物沉淀pH值

附录C氢氧化钡在100g水中的溶解度

附录D常用酸碱溶液相对密度及溶质质量分数和溶解度表（20℃）

附录E部分常见物质的溶解性表

附录F用氨水（在铵盐存在下）或氢氧化钠沉淀的金属离子

附录G筛子的目数和孔径对照表

附录H元素周期表

本书为高等院校无机非金属材料专业的实验教材，全书共分6章，内容包括绪论、新型无机非金属材料制备基本实验技术及相关实验训练、材料结构性能基本表征测试技术、材料粉体合成与表征实验、材料制备工艺与性能测试实验以及综合实验等内容。

本书可作为无机非金属材料专业的实验教学用书，也可作为无机非金属材料专业工程技术人员的参考书。

吴音，主编，清华大学材料学院高级工程师。目前作为材料学院专业实验必修课《材料科学与工程实验系列Ⅱ》即“新型无机非金属材料制备和性能测试与表征”课程负责人，承担教学任务。有多年教学经历，不仅精通新型陶瓷材料各类系列实验原理和过程，而且有丰富指导学生实验的经验。编写了“材料化学实验”和“新型无机非金属材料制备”等课程的实验讲义。

本书第1章概述了硬质与超硬涂层的定义和特性；第2章简单介绍

了硬质与超硬涂层的常用制备方法和原理；第3章依次介绍了常见的过渡金属氮化物、碳化物、硼化物和一些金属氧化物涂层的结构、性能、制备方法和影响涂层性能的因素；第4章依次介绍了金刚石、类金刚石、立方氮化硼、氮化碳、硼碳氮及纳米多层结构和纳米晶复合涂层的结构、性能、制备工艺；第5章介绍了硬质与超硬涂层常见的增韧技术；第6章介绍了硬质与超硬涂层的厚度、结构、成分及重要性能(如结合强度、硬度、断裂韧性、耐磨性、耐腐蚀性等)的表征方法。本书的目的是把硬质与超硬涂层的发展过程、最新研究结果和应用现状介绍给读者，使大家进一步了解这一方向发展现状及面临的问题。

第1章绪论

1.1硬质与超硬涂层的定义

1.2硬质涂层与超硬涂层的种类

1.2.1硬质涂层

1.2.2超硬涂层

1.3涂层材料的特殊性

1.3.1表面效应明显

1.3.2涂层与衬底的界面与黏附性

1.3.3涂层中的内应力

1.3.4涂层的异常结构和非理想化学计量比

1.3.5涂层的择优取向

1.3.6涂层的纳米多层结构和纳米晶复合结构

1.3.7涂层的优异的综合性能

参考文献

第2章硬质与超硬涂层的制备技术

2.1真空蒸镀

2.1.1物质的热蒸发特性和真空蒸镀原理

2.1.2常见的真空蒸发装置

2.1.3真空蒸镀沉积涂层的工艺

2.2溅射沉积

2.2.1基本原理和特点

2.2.2常用溅射沉积涂层设备

2.2.3溅射沉积涂层的工艺

2.2.4溅射沉积涂层的应用

2.3离子镀沉积

2.3.1基本原理和特点

2.3.2常见的离子镀设备和工作原理

2.3.3电弧离子镀的工艺参数

2.3.4电弧离子镀涂层的应用

2.4化学气相沉积

2.4.1基本原理和特点

2.4.2常见的PECVD的装置和工作原理

2.4.3PECVD的工艺

2.4.4PECVD涂层的应用

2.5离子束沉积

2.5.1涂层制备中离子束的应用

2.5.2离子束辅助沉积

2.5.3低能离子束沉积

2.5.4离子簇束沉积

2.6分子束外延沉积

2.6.1分子束外延的基本原理

2.6.2分子束外延生长的装置

2.6.3分子束外延生长的工艺

2.6.4分子束外延涂层的应用

参考文献

第3章硬质涂层

3.1概述

3.2金属氮化物涂层

3.2.1Ti-N系列涂层

3.2.2Cr-N系列涂层

3.2.3金属氮化物的合金化涂层

3.2.4金属氮化物涂层的制备技术及相关工艺

3.2.5影响金属氮化物涂层微结构和性能的因素

3.2.6其他金属氮化物系列涂层

3.3金属碳化物涂层

3.3.1TiC涂层

3.3.2W-C涂层

3.3.3Cr-C涂层

3.4金属硼化物涂层

3.4.1Ti涂层

3.4.2ZrB2涂层

3.5金属氧化物涂层

3.5.1Al203涂层

3.5.2ZrO涂层

3.5.3CrO涂层

3.5.4TiO2涂层

3.6其他硬质涂层、多层结构涂层及梯度涂层

参考文献

第4章超硬涂层

4.1金刚石涂层

4.1.1金刚石的晶体结构

4.1.2CVD金刚石涂层的性能及应用

4.1.3CVD全刚石涂层生长设备及工艺

4.1.4CVD金刚石涂层的形核和生长机理

4.1.5CVD金刚石涂层晶型显露规律

4.1.6大面积金刚石涂层的生长

4.1.7织构(高取向)金刚石涂层的生长

4.1.8金刚石涂层品质评价方法

4.2类全刚石(DLC)涂层

4.2.1类金刚石涂层的相结构

4.2.2类金刚石涂层的性能

4.2.3类金刚石涂层的制备方法和相关工艺

4.2.4类金刚石涂层的生长机理

4.2.5类金刚石涂层的质量评定和结构检测

4.2.6类金刚石涂层的应用领域

4.3立方氮化硼(cBN)涂层

4.3.1氮化硼的异构体

4.3.2立方氮化硼(c-BN)的正四面体结构

4.3.3立方氮化硼涂层的性能和应用前景

4.3.4立方氮化硼涂层的制备技术和相关工艺

4.3.5立方氮化硼涂层的生长机理

4.3.6立方氮化硼涂层的研究现状及面临的问题

4.4氮化碳CN涂层

4.4.1氮化碳CN的晶体结构

4.4.2氮化碳CN涂层的合成技术

4.4.3氮化碳CN涂层性能及应用前景

4.4.4小结

4.5硼碳氮(BCN)涂层

4.5.1硼碳氮(BCN)的结构

4.5.2硼碳氮(BCN)涂层的制备技术及相关工艺

4.5.3硼碳氮(BCN)涂层的性能及表征

4.6纳米多层结构涂层和纳米晶复合涂层

4.6.1纳米多层结构涂层

4.6.2纳米晶复合涂层

4.6.3纳米多层结构涂层和纳米晶复合涂层的界面

4.6.4小结

参考文献

第5章硬质与超硬涂层的增韧技术

5.1概述

5.2韧性相增韧

5.3纳米晶结构增韧

5.4成分或结构梯度增韧

5.5多层结构增韧

5.6碳纳米管增韧

5.7相变增韧

5.8压应力增韧

5.9复合增韧

5.10小结

参考文献

第6章硬质与超硬涂层的表征

6.1涂层厚度的测量方法

6.1.1光学测量法

6.1.2称重法

6.1.3石英晶体振荡仪法

6.1.4轮廓仪(触针)法

6.1.5断面测量法

6.1.6成分法

6.2涂层结构的表征方法

6.2.1扫描电子显微镜

6.2.2透射电子显微镜

6.2.3扫描隧道显微镜

6.2.4原子力显微镜

6.2.5X射线衍射方法

6.2.6低能电子衍射和反射式高能电子衍射

6.2.7红外吸收光谱和拉曼光谱

6.3涂层成分的表征方法

6.3.1电子探针显微分析

6.3.2X射线光电子能谱

6.3.3俄歇电子能谱

6.3.4二次离子质谱

6.3.5卢瑟福背散射技术

6.4涂层结合强度的表征方法

6.4.1划痕法

6.4.2压痕法

6.4.3刮剥法

6.4.4拉伸法

6.4.5抗剪强度检测法

6.4.6激光剥离法

6.4.7弯曲法

6.4.8其他测量方法

6.5涂层硬度表征方法

6.5.1显微硬度测试

6.5.2纳米压痕硬度测试

6.6涂层韧性测量

6.6.1弯曲法

6.6.2弯折法

6.6.3划痕法

6.6.4压痕法

6.6.5拉伸法

6.7涂层耐磨性表征方法

6.7.1磨损实验方法

6.7.2耐磨性的评价

6.8涂层耐腐蚀性能表征方法

6.8.1电化学表征法

6.8.2涂层高温氧化性能测量

参考文献

书　号ISBN 978-7-5170-5829-8计算机号39-264

书　名高性能铸造锡青铜合金制备与性能表征

作 译 者冯在强 著

开　本16开 平装字　数202 千字

印　张8.5页　数136 页

出版时间2017年08月第1版　2017年08月第1次印刷

出 版 社中国水利水电出版社