实用材料科学与工程虚拟仿真实验教程(杜芳林)

1 本书内容结合了近年来材料科学与工程实验的实用仿真新技术

2 涵盖材料合成与制备、材料成型与加工、材料结构表征、材料性能测试及综合性实验内容，具有较强的实用性和创新性。

3 既可作为教学参考书或教材，也可供从事相关科技人员和工程技术人员参考。

本书是结合材料科学与工程专业的全面发展以及学科、行业发展对人才的需求编写而成的。虚拟仿真实验可以提供高仿真度、全程参与式的虚拟操作平台，更好地使读者体验和了解实验的全过程和方法，可以为培养出有探索精神的创新型、科研型人才打下坚实的基础。

本书以丰富的前瞻性实验项目为基础，主要内容包括X射线和光电子能谱分析仿真实验，电子显微分析仿真实验，光谱分析仿真实验，色谱分析仿真实验，
热分析、核磁和电化学分析仿真实验，金属材料分析仿真实验等。

全书力求覆盖面宽、内容精选、简明实用，便于实际应用指导和自学，既可以作为材料科学与工程相关专业师生的实训教材或教学参考书，也可供从事相关专业的技术人员和科研人员参考。

第一章X射线和光电子能谱分析仿真实验001

实验1X射线衍射物相分析仿真实验001

实验2X射线单晶衍射仪测定溶菌酶晶体结构仿真实验008

实验3X射线光电子能谱仪仿真实验017

第二章电子显微分析仿真实验029

实验4SEM-EDS测试钨酸铋试样仿真实验029

实验5TEM-EDS观察二氧化硅形貌及粒径测试仿真实验042

实验6扫描探针显微镜轻敲模式成像仿真实验057

第三章光谱分析仿真实验065

实验7苯甲酸红外光谱测定仿真实验065

实验8紫外-可见分光光度计测定化合物浓度仿真实验075

实验9ICP测定饮用水中金属元素浓度仿真实验080

实验10ICP仪器维护仿真实验088

实验11原子荧光光谱仪仿真实验095

实验12原子吸收光谱法分析茶叶中Pb含量仿真实验104

第四章色谱分析仿真实验114

实验13气质联用仪定性分析含苯基团化合物组分的仿真实验114

实验14气相色谱仪定量分析样品中苯、甲苯、二甲苯含量仿真实验121

实验15气相色谱仪定量分析醇同系物含量仿真实验127

第五章热分析、核磁和电化学分析仿真实验133

实验16草酸钙的热分析仿真实验133

实验17核磁共振波谱仪仿真实验138

实验18铁氰化钾体系电化学性能测试仿真实验143

实验19激光共聚焦显微镜仿真实验150

第六章金属材料分析仿真实验162

实验20铁碳合金成分、组织、性能之间关系的综合仿真实验162

实验21金属样品的成分检测仿真实验166

实验22金相显微镜的构造和使用仿真实验173

实验23金相试样制备仿真实验176

实验24端面淬火仿真实验182

实验25钢的退火、正火和回火热处理仿真实验186

实验26金属材料冲击仿真实验191

实验27金属材料拉伸仿真实验193

实验28金属材料压缩仿真实验197

实验29金属材料硬度仿真实验199

附录实验室安全守则209

参考文献210

实验教学是创新人才培养体系的重要组成部分，高等学校的实验教学也是实践教育环节的重要组成部分，对于提高学生的综合素质、培养学生的创新意识、创新精神以及实践能力，有着不可替代的作用。实验教学不仅能够巩固课堂教学的理论内容，增加感性认识，而且能够培养学生实事求是的精神及理论联系实际的学风、严谨治学的态度。总之，实验教学与理论教学是相辅相成的，也是统筹协调的。

大型仪器的资源有限，目前高等学校的大型仪器实验教学仍然大多仅限于演示性实验，学生没有动手实践的机会，难以达到实验教学的预期目的。针对这一问题，引入大型仪器虚拟仿真操作平台，依据实验室实际布局搭建模型，每个虚拟仿真实验操作均可提示正确的操作步骤及实验过程中的注意事项，操作画面具有环境真实感、操作灵活性和独立自主性；为学生提供一个三维高仿真度、高交互操作、全程参与式、可提供实时信息反馈与操作指导的虚拟操作平台。总之，虚拟仿真实验是一条可行性高的大型仪器实验教学改革之路，也是学生自主地获取知识和技能，体验和了解科学研究的过程和方法，形成和提高创新意识的活动过程，必将对实验教育教学的改革与发展起到积极的促进作用。

基于上述原则，本书在编写时强调通过对虚拟仿真实验课程的学习，重视对实验技能、创新能力的培养和训练。本书中涉及的虚拟仿真软件是由北京欧倍尔软件技术开发有限公司及山东星科智能科技股份有限公司制作的，本书内容也主要参照本软件进行编写。通过本书能帮助学生更加深刻地掌握本专业学习的各门专业课基础知识，从而为培养出有探索精神的创新型人才打下坚实的基础。全书力求覆盖面宽、内容精选、简明适用，既可以作为材料科学与工程相关专业师生的教学参考书或教材，也可供从事材料科学的技术人员和科研人员参考。

本书由杜芳林、王兆波、肖海连等编著。此外，白强、于薛刚、于寿山、李斌、孙瑞雪、李成栋、刘春廷、单妍、刘静、董红周、张萍萍、隋静、姜迎静、赵云琰等老师也参与了本书的编写工作。全书由白强老师负责进行核校。本书的出版得到了青岛科技大学材料科学与工程学院有关老师的热情支持和帮助，在此谨表谢意!

限于编著者的水平和经验，书中一定有很多不完善和不妥之处，望读者不吝指正。

编著者

2019年1月