膨化食品的危害

《材料科学基础》实验教学大纲 课程编号：1112403                课程名称： 材料科学基础 实验学分：0                      实验学时：8学时 适用专业：材料成型及控制 实验名称与学时安排 序号 实验名称 学时分配 1 金相试样的制备与金相显微镜使用 2 2 热分析法建立二元合金相图 2 3 铁碳合金平衡组织观察分析 2 4 结晶过程的观察 2       实验一、金相试样的制备与金相显微镜使用 实验性质：综合性实验 实验目的与要求：初步掌握制备金相样品的常规及要点。了解金相显微镜的结构原理。 实验内容：对适当样品进行取样、磨制、抛光、组织显示（浸蚀）。观看电视录像《金相显微镜的原理与结构》。领取适当样品，在显微镜上进行观察，从中学会调焦、选用合适的孔径光阑和视场光阑、确定放大倍数及移动载物台的方法。 注意要点：注意抛光机的使用；注意不要将湿和热的样品放在显微镜下观察。 实验二、热分析法建立二元合金相图 实验性质：综合性实验 实验目的与要求：掌握热分析法建立二元相图的方法，熟悉其建立过程。掌握二元相图中点、线的意义及各相区的组织。 实验内容：配制不同成分的Pb-Sn合金，加热熔化并缓慢冷却，做出每个合金的冷却曲线，并找出各冷却曲线上的临界点，根据冷却曲线作出Pb-Sn合金二元相图。 注意要点：在加热、冷却时要注意防止手烫伤；注意x-y记录仪的正确连接。 实验三、铁碳合金平衡组织观察分析 实验性质：验证性实验 实验目的与要求：掌握铁碳合金相图（Fe-Fe3C相图）中各相及组织成分的金相形貌和相对量，了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响。 实验内容：观察工业纯铁、20钢、45钢、65钢、T8钢、T12钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的显微组织，研究组织特征。 注意要点：观察显微组织时要注意不要损伤试样面和显微镜镜头。 实验四、结晶过程的观察 实验性质：验证性实验 实验目的与要求：观察盐类溶液的结晶过程及其晶体组织特征，借以引证和了解金属的结晶过程。 实验内容：因为盐类溶液的结晶过程和金属铸锭的凝固过程相似，故可用生物显微镜直接观察滴在玻璃片上的盐类溶液因溶剂蒸发而引起的结晶现象，从而了解金属结晶过程的两个阶段：晶核形成和晶核长大。 注意要点：注意生物显微镜的使用方法和条件。 执笔：张敬尧 《材料科学基础》实验指导书 实验一  金相试样的制备与金相显微镜使用 一、实验目的 1、在光学显微镜下观察，辨认和研究金属显微组织，多是在专门制备试样上进行的，为了获得正确的检验结果和便于观察，必须学会正确的制备金相样品和显示组织。 2、了解金相显微镜的构造原理；熟悉金相显微镜的调整、使用和维护。 二、实验报告要求 1、简述实验目的 2、叙述金相显微样品的制备过程和组织显现方法。 3、画出样品的显微组织示意图，并标出组织、浸蚀剂、放大倍数等。 三、实验设备 1、金相显微镜构造与光路图； 2、作为教具和练习操作的金相显微镜(至少配备2个物镜和2个目镜) 10-15台； 3、备有暗场照明装置的金相显微镜2-3台； 4、配备测微目镜和物镜测微器的金相显微镜2-3台； 5、供观察的金相试样。 6、待磨试样、砂轮机、金相砂纸及玻璃板、抛光机、抛光液、吹风机、金相显微镜、浸蚀剂、酒精、夹子、脱脂棉、吸水纸。 四、实验原理 （一）金相显微镜的基本原理、构造及使用 1、金相显微镜的基本原理 显微镜的基本原理如图1-1所示的光学系统包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。物镜和目镜分别由两组透镜组成。对着物体AB的一组透镜组成物镜01，对着眼睛的一组透镜组成目镜02。物镜、目镜都各由复杂的透镜系统组成。 物镜使物体AB形成放大的倒立实象A′B′，目镜再把A′B′放大成仍然倒立的虚象A″B″，其位置正好在人眼的明视距离处，即距人眼250mm处。我们在显微镜中看到的就是这个虚象A″B″。 显微镜的主要性能有： ①显微镜的放大倍数：显微镜的放大倍数可由下式决定： M= M物×M目=-L/f物×D/f目 M——显微镜的放大倍数 M目——目镜的放大倍数 M物——物镜的放大倍数 图1  显微镜光学原理图 D——明视距离250mm f目——目镜的焦距 f物——物镜的焦距 L——显微镜的光学镜筒长度 f目、f物越短L越长，则显微镜的放大倍数越高。在使用时，显微镜的放大倍数就是物镜和目镜的放大倍数的乘积，有的小型显微镜的放大倍数需要乘一个镜筒系数，因为它的镜向筒长度比一般显微镜短。 ②显微镜的鉴别率：显微镜的鉴别率是指它能清晰地分辨试样上两点间最小距离d的能力。在普通光线下，人眼分辨两点间的最小距离为0.15—0.30mm，即人眼的鉴别率d为0.15—0.30mm，而显微镜当其有效倍数为1400倍时其鉴别就率d 为0.21×10-3mm，d值越小，鉴别率越高。鉴别率可由下式计标出来： d= λ/2A　 λ——入射光线的波长 A——物镜的数值孔径 显微镜的鉴别率取决于使用光线的波长和物镜的数值孔径，与目镜没有关系。光源的波长可通过滤色片来选择。兰光的波长（λ=0.44μ）比黄绿光（λ=0.55μ）短。所以鉴别率较黄绿光大25%。当光源的波长一定时，则可通过变化A来调节显微镜的鉴别率。 ③景深：即垂直鉴别率，反映显微镜对于高低不同的物体能清晰成象的能力。 景深= 1/(7Msinθ)+ λ/(2nsinθ)  M ——放大倍数      θ——孔径角    λ——波长    n——折射率 放大倍数或数值孔径越大，景深越小。在进行断口分析时，若景深太小，则对断口上凹凸不平的浮雕难以同时有清晰的图象。 ④物镜的数值孔径：数值孔径表示物镜的集光能力。 A=nsinφ A——物镜的数值孔径 n——物镜与试样之间介质的折射率 φ——物镜孔径角的一半（图2） n越大或物镜孔径角越大，则数值孔径越大。由于φ总是小于90o，所以在空气介质（n=1）中使用时，数值孔径A一定小于1，这类物镜称干系物镜。当物镜与试样之间充满松柏油介质（n=1.52）时，A值最高可达1.４,这就是显微镜在高倍观察时用的油浸系物镜（简称油镜头）,每个物镜都有一个额定的A值，刻在物镜体上。 ⑤放大倍数、数值孔径、鉴别率之间的关系：显微镜的同一放大倍数可由不同倍数的物镜和目镜来组合。如45倍的物镜乘10倍的目镜或者15倍的物镜乘30倍的目镜都是450倍。对于同一放大倍数，如何合理选用物镜和目镜呢？首先确定物镜，根据计标，选用物镜时，必须使显微镜的放大倍数在该物镜数值孔径的500倍到1000倍之间；即：M=500A～100A。 这个范围称有效放大倍数范围。若M＜500A，则未能充分发挥物镜的鉴别率。若M＞1000A，则形成“虚伪放大”，细微部分将分辨不清。待物镜选定后，再根据所需放大倍数选用目镜。 ⑥透镜形成缺陷： A  球面象差：如图3所示，当来自A点的单色光（即一定波长的光线）通过透镜后，由于透镜表面呈球形，光线不能交于一点，则使放大后的像糊糊不清。此现象称为球面象差。 降低球面象差的办法，除了制造物镜时采取不同透镜的组合进行必要校正外，在使用显微镜时也可采取调节孔径光栏，适当控制入射光束粗细，减少透镜表面面积的办法把球面象差降低到最低程度。 B 色象差：白色光是由七种单色光组成的。当一束来自A点的白色光通过透镜后，由于各单色光的波长不同，折射率不同，使光线折射后也不能交于一点。紫光折射最强，红光折射最弱，结果也使成像模糊不清。些现象称为色象差。（图4） 消除色象差的办法，一是制造物镜时进行校正，根据校正程度，物镜可分为消色差物镜和复消色差物镜。消色差物镜与普通目镜配合，用于低倍、中倍观察，复消色差物镜与补偿目镜配合用于高倍观察。二是使用滤色片得到单色光，常用的黄色或绿色滤色片。 2、金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和形式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附有摄影装置。现以4X型台式金相显微镜为例加以说明。 4X型金相显微镜的光学系统如图5所示。由灯泡1发现的光线经过聚光透镜组2及反光镜8聚集到孔径光栏9，再经过聚光镜3聚集到物镜的后焦面，最后通过物镜平行照射到试样7的表面。从试样反射回来的光线复经物镜组6和辅助透镜5，由半反射镜4转向，经过辅助透镜以及棱镜造成一个被观察物体的倒立的放大实像，该像再经过目镜15的放大，就成为在目镜视场中能看到的放大映象。 4X型金相显微镜的外形如图6所示。现分别介绍其各部件的功能及使用。 （1）物镜：物镜是显微镜中最主要而且最贵重的部分，为了避免球面像差和色球差一般都用几组复合透镜组成。 物镜一般常用的有消色差物镜及复消色物镜两种。消色差物镜焦总距离范围较大，可以与普通目镜配合用于低倍和中倍放大（＜500X＝。我国南京生产的显微镜，广州生产的显微镜等的物镜都是消色差物镜。复消色物镜结构较为复杂，但其物象的球面像差缺陷可达最小值，一般都用于高倍镜头，此类的物镜一般均与校正的目镜配合使用。 物镜的放大倍数可由几倍到100倍，其数值在物镜镜筒上标出如25×、40×等。 图5  4X金相显微镜的光学系统        图6  4X金相显微镜外形结构图 （2）目镜： 目镜可分为普通的、校正的和投影的目镜等。普通目镜的构造简单，仅由两个凸透镜组成。校正目镜能够补偿复消色差的残余色差。投影目镜仅在照相时应用，其结构与校正目镜相似。目镜的放大倍数一般由5倍到30倍。其倍数在目镜上均有标记如：5×，10×等。 （3）照明系统：在底座内装有一低压（6~8V，15W）灯泡作为光源，由变压器降压供电，靠调节次级电压（6~8V）来改变灯光的亮度。聚光镜、孔径光栏及反光镜等装置均安装在圆形底座上，视场光栏及另一聚光镜则安在支架上，它们组成显微镜的照明系统，使试样表面获得充分、均匀的照明。 （4）显微镜调焦装置：在显微镜体的两侧有粗动和微动调焦手轮，两者在同一部位。随粗调手轮6的转动，支承载物台的弯臂作上下运动。在粗调手轮的一侧有制动装置，用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮5使显微镜本体沿着滑轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格，每一格表示物镜座上下微动0.002毫米。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有二条白线，用以指示微动升降范围，当旋到极限位置时，微动手轮就自动被限制住，此时，不能再继续旋转而应倒转回来使用。 （5）载物台（样品台）：用于放置金相样品，载物台和下面托盘之间有导架，用手推动，可使载物台在水平面上作一定范围的十字定向移动，以改变试样的观察部位。