Технология лабораторного эксперимента
Е.А. Коленко
Издательство "Политехника", Санкт-Петербург 1994
В книге рассмотрены методы и средства измерений в лабораторной практике. Дана классификация основных конструкционных материалов. Описаны различные способы обработки материалов. Приведен широкий круг технологических процессов, используемых в практике лабораторного эксперимента. Освещены вопросы техники безопасности при проведении экспериментальных работ. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников прикладных лабораторий научно-исследовательских, опытно-конструкторских, академических и учебных организаций.
Оглавление
Предисловие
Глава 1. Измерения в лабораторной практике
1.1. Основные понятия и определения
1.1.1. Классификация методов измерений
1.1.2. Погрешности измерений
1.1.3. Измеряемые величины и их единицы
1.1.4. Средства измерения
1.2. Измерение температуры
1.2.1. Жидкостные термометры
1.2.2. Термометры сопротивления
1.2.3. Термоэлектрические термометры — термопары
1.2.4. Практическая работа с термопарами
1.2.5. Оценка параметров контактных измерителей температуры в условиях неспециализированной лаборатории
1.2.6. Полупроводниковый р—n- переход как измеритель температуры
1.2.7. Индикаторы температуры
1.3. Измерение массы — взвешивание
1.3.1. Средства взвешивания — весы
1.3.2. Меры взвешивания — гири
1.3.3. Техника взвешивания
1.4. Объемные измерения
1.4.1. Меры объема
1.4.2. Практика проведения объемных измерений
1.4.3. Измерение объемного расхода газа
1.5. Линейные и угловые измерения
1.5.1. Средства линейных и угловых измерений
1.6. Измерение размера частиц порошкообразных материалов
1.7. Нетрадиционные способы измерений
Список литературы
Глава 2. Некоторые конструкционные материалы, используемые в современном лабораторном эксперименте
2.1. Общие положения
2.2. Металлические материалы
2.2.1. Никелевые и медно-никелевые сплавы
2.2.2. Прецизионные сплавы с особыми физическими свойствами
2.2.3. Композиционные металлические материалы
2.3. Неметаллические материалы
2.3.1. Пластмассы
2.3.2. Композиционные пластмассы — композиты
2.3.3. Фольгированные и металлизированные пластмассы
2.3.4. Газонаполненные пластмассы
2.3.5. Пластмассы со специальными свойствами
2.4. Силикатные материалы
2.4.1. Стекло
2.4.2. Кварцевое стекло
2.4.3. Ситалл
2.4.4. Слюда
2.5. Керамические материалы
2.5.1. Установочная керамика
2.5.2. Высокотемпературная керамика
2.5.3. Нитридная керамика
2.5.4. Кварцевая керамика
2.5.5. Термоударопрочная керамика
2.5.6. Оптическая керамика
2.5.7. Алмазная керамика
2.5.8. Влияние ионизирующего излучения на керамику
2.6. Алюмооксидные монокристаллические материалы
2.7. Оксидно-циркониевые монокристаллы — фианиты
2.8. Графит
Список литературы
Глава 3. Размерная обработка материалов
3.1. Общие положения
3.2. Классификация методов размерной обработки
3.3. Обработка резанием
3.3.1. Обработка вольфрама, молибдена, тантала, ниобия и титана
3.3.2. Обработка пластмасс
3.3.3. Размерная обработка резины
3.3.4. Механическая обработка твердых неметаллических материалов
3.3.5. Обработка материалов свободным абразивом
3.4. Деформационные способы формообразования материалов
3.4.1. Бесштамповая обработка давлением
3.4.2. Гибка конструкционных материалов и изделий
3.4.3. Волочение проволоки и калибровка отверстий.
3.5. Электрические способы размерной обработки
3.5.1. Электроискровая обработка металлов
3.5.2. Электрохимическая обработка металлов
3.5.3. Элионная и фотонная размерная обработка
3.5.4. Ультразвуковая размерная обработка
3.6. Нетрадиционная технология размерной обработки
3.6.1. Сверление отверстий
3.6.2. Разрезание и фрезерование
3.6.3. Шлифование и полирование
3.6.4. Деформационная обработка
Список литературы
Глава 4. Термическая обработка материалов
4.1. Общие положения
4.2. Технология термической обработки некоторых металлов используемых в лабораторной практике
4.2.1. Лабораторная технология термической обработки черных металлов и их сплавов
4.2.2. Лабораторная технология термической обработки цветных металлов и их сплавов
4.2.3. Термическая обработка тугоплавких металлов.
4.2.4. Высокочастотная и химико-термическая обработка металлов
4.3. Термическая и радиационная обработка пластмасс и резины
Список литературы
Глава 5. Технология термопластичной обработки стекла и соединение его с другими материалами
5.1. Общие положения
5.2. Влияние температурной обработки на свойства стекла
5.3. Термопластичное формование стекла
5.4. Технология соединения стекла с металлом
5.5. Нетрадиционные и лабораторные способы соединении стекла с различными материалами
5.5.1. Непосредственный спай стекла с керамикой
5.5.2. Несогласованный спай стекла с керамикой
5.5.3. Способы получения малооксидных спаев стекла с металлом
5.5.4. Электроизолированное соединение металлических деталей
5.5.5. Спай стекла с коррозионно-стойкой сталью
5.5.6. Впаивание в стекло проволоки из сверхпроводящих сплавов
5.5.7. Остекловывание металла с помощью вакуумного обжима
5.5.8. Вакуумное калибрование стеклянных трубок
5.5.9. Спай пленочного стекла с металлом
5.5.10. Изготовление коаксиального провода
5.5.11. Глазурование керамики стеклом
5.5.12. Остекловывание тонкой проволоки
5.5.13. Изготовление стеклянных капилляров с заданной формой сечения канала
5.5.14. Изготовление тонкостенных калиброванных стеклянных трубок
5.5.15. Получение круглых и фигурных отверстий в стекле способом прокалывания
5.5.16. Спаи с использованием переходных стекол
5.5.17. Обеспечение внутреннего размера в спаиваемом замкнутом объеме
5.5.18. Токовые вводы в стекло
5.5.19. Некоторые приемы стеклодувных работ, полезные в лабораторной практике
Список литературы
Глава 6. Лабораторная технологическая химия
6.1. Общие положения
6.2. Обезжиривание
6.2.1. Обезжиривание в растворителе
6.2.2. Химическое обезжиривание металлов в щелочных растворах
6.2.3. Химическое обезжиривание металлов в моющих препаратах
6.2.4. Электрохимическая очистка поверхности металла
6.2.5. Ультразвуковое обезжиривание
6.2.6. Контроль качества очистки поверхности от загрязнений
6.3. Травление
6.3.1. Химическое травление углеродистых сталей.
6.3.2. Химическое травление легированных сталей
6.3.3. Травление металлов в тройных смесях
6.3.4. Химическое травление цветных металлов и их сплавов
6.3.5. Рельефное травление металлов
6.3.6. Очистка поверхности металлов в расплавах солей
6.3.7. Избирательное химическое травление металлов
6.3.8. Электрохимическое травление металлов
6.3.9. Избирательное электрохимическое травление металлов
6.3.10. Травление графитовой смазки с поверхности металла
6.3.11. Химическое травление стекла и кварца
6.3.12. Химическое травление пластмасс
6.4. Химическое и электрохимическое полирование металлов
6.5. Защитно-декоративное оксидирование металлов
6.5.1. Химическое оксидирование
6.5.2. Электрохимическое оксидирование
6.6. Технологическая очистка поверхности твердых тел от оксидов
6.6.1. Растворы для удаления ржавчины со стали
6.6.2. Очистка поверхности цветных металлов и сплавов
6.6.3. Технохимическая обработка полупроводниковых материалов
6.6.4. Очистка неметаллических материалов от поверхностных загрязнений
6.7. Лабораторная технохимическая обработка стекла, керамики и слюды
6.7.1. Обработка стекла
6.7.2. Обработка керамики
6.7.3. Обработка слюды
6.8. Химическое окрашивание поверхности металлов
6.8.1. Окрашивание железа, стали и чугуна в черный цвет — химическое воронение
6.8.2. Окрашивание железа и стали в различные цвета
6.8.3. Окрашивание цветных металлов и сплавов в различные цвета
6.9. Химическое окрашивание пластмасс
6.9.1. Окрашивание изделий из оргстекла
6.9.2. Окрашивание изделий из полиамида
6.9.3. Окрашивание целлулоида, ацетатных пленок и тканей
6.9.4. Окрашивание изделий из винипласта
6.9.5. Объемное окрашивание эпоксидного компаунда
6.10. Несистематизированные технологические рецепты и приемы, полезные в лабораторной практике
6.11. Особенности дистилляции (перегонки) жидкостей
6.12. Технохимические растворы
Список литературы
Глава 7. Работа с газами, парами и жидкостями
7.1. Общие положения
7.2. Очистка газов
7.2.1. Сжатые технологические газы в металлических баллонах
7.2.2. Осушка газов
7.2.3. Химическая очистка газов от примесей
7.2.4. Очистка газов от примесей на молекулярных ситах
7.2.5. Острая очистка технологических газов от кислорода
7.2.6. Особо острая очистка технологических газов от кислорода
7.2.7. Предельная очистка гелия
7.2.8. Диффузионная очистка газов от примесей
7.2.9. Жидкостный способ очистки газов от кислорода
7.3. Лабораторные способы получения некоторых газов
7.3.1. Химический способ
7.3.2. Электролитический способ
7.4. Очистка жидкостей
7.4.1. Фильтрование
7.4.2. Обезвоживание
7.4.3. Перегонка
7.5. Очистка ртути
7.5.1. Очистка ртути от механических загрязнений
7.5.2. Химическая очистка ртути от органических и металлических загрязнений
7.6. Некоторые нетрадиционные приемы работы с газами, парами и жидкостями
7.6.1. Использование гидрида титана как генератора чистейшего водорода
7.6.2. Создание высокого давления разложением гидрида ванадия
7.6.3. Получение особо чистого гелия
7.6.4. Очистка благородных газов в электрическом разряде
7.6.5. Введение особо чистого водорода и кислорода в вакуум
7.6.6. Создание постоянной влажности газа
7.6.7. Растворение газов в жидкости
7.6.8. Объемное испарение жидкостей с помощью электрического нагревателя
7.6.9. Получение металлической жидкости с низкой упругостью пара
7.6.10. Очистка поверхности жидкости от пыли
7.6.11. Применение лабораторной гидродинамической мешалки
7.6.12. Очистка поверхности ртути
7.6.13. Собирание разлитой ртути
Список литературы
Глава 8. Микротехнология
8.1. Общие положения
8.2. Микроманипуляция
8.2.1. Электростатический пинцет
8.2.2. Электромагнитный пинцет
8.2.3. Вакуумный пинцет
8.3. Держатели плоских тонких образцов
8.3.1. Вакуумный держатель
8.3.2. Электростатический держатель
8.3.3. Магнитный держатель
8.4. Средства выполнения микротехнологических операций
8.4.1. Устройство локального косвенного нагрева при микропайке
8.4.2. Кислородно-водородная микрогорелка
8.4.3. Шлифовально-полировальное приспособление для обработки тонких пластин
8.4.4. Держатель термопары из микропровода
8.4.6. Микроконтакт из золота или серебра
8.4.6. Микроконтакт из ртути
8.4.7. Химическая микропила
8.5. Технология изготовления микрообъектов
8.5.1. Изготовление острийных микроэлектродов
8.5.2. Изготовление металлических микросфер
8.5.3. Изготовление микроотверстий
8.6. Технология соединения микрообъектов
8.6.1. Сварка термопары из микропровода
8.6.2. Получение электрического контакта микропровода с токоподводом
8.6.3. Пайка микропровода низкотемпературными припоями
8.6.4. Пайка микропровода высокотемпературными припоями
8.6.5. Технология приготовления припоев и флюсов для микропайки
8.6.6. Технологические особенности выполнения микросоединений
8.7. Микротехнохимия
8.7.1. Удаление стеклоизоляции с микропровода
8.7.2. Травление пленочного стекла
8.7.3. Травление пленочных слоев серебра
8.7.4. Изготовление тонких пленок н проволок методом травления
8.8. Микрогальваника
8.6.1. Гальваническое покрытие жилы микропровода
8.8.2. Капельная микрогальваника
8.8.3. Струйная микрогальваника
8.8.4. Использование микроэлектрохимической ванны
8.9. Несистематизированные приемы микротехнологии
8.9.1. Бездефектная обработка монокристаллических материалов методом центрифугирования
8.9.2. Жесткое закрепление тонкой фольги или пленки на кольцевой оправке
8.9.3. Крепление тонкой фольги или пленки при испытании на разрыв
8.9.4. Отделение углеродной реплики
8.9.5. Электролитическое микрогравирование стекла
8.9.6. Получение мелкоструктурной сетки из полимерного материала
8.9.7. Изготовление отверстий атомных размеров
8.9.8. Изготовление герметичного разборного соединения
металлической и полимерной трубок, находящихся под внутренним давлением
8.9.9. Плющение эмалированного провода малого диаметра
8.9.10. Изготовление стеклянных капилляров с плоской формой сечения
8.9.11. Вытягивание тонких нитей из кварца и стекла
8.9.12. Изготовление тонких полимерных пленок
8.9.13. Вытягивание тонких пленок из полимерных материалов
8.9.14. Изготовление тонких плоских образцов материалов методом струйного травления
8.9.15. Изготовление свободных пленок оксида алюминия
8.9.16. Визуализация микроотверстий в тонких диэлектрических пленках
8.9.17. Контроль качества стеклянной изоляции микропровода
8.9.18. Обнаружение микроотверстий в полимерных пленках
8.9.19. Измерение толщины тонкой стеклянной пленки
8.9.20. Измерение глубины залегания р—n- перехода
8.9.21. Снижение механических напряжений в тонкопленочных структурах
8.9.22. Изготовление тонкой пленки из металлической фольги
8.9.23. Способ получения суспензии микропорошков
8.9.24. Отмучивание мелкодисперсных порошков
8.9.25. Обнаружение некоторых микрозагрязнений
8.9.26. Использование микродемпфирующего элемента
8.9.27. Получение пластинок слюды микронной толщины
8.9.28. Пластическая обработка твердых и хрупких материалов
Список литературы
Глава 9. Экспрессное материаловедение
9.1. Общие положения
9.2. Идентификация металлических материалов
9.2.1. Идентификация листового металла по коэффициенту термического расширения
9.2.2. Определение марки стали по виду искры
9.2.3. Как отличить высоколегированную сталь от углеродистой
9.2.4. Как отличить инвар и суперинвар от ковара и стали
9.2.5. Как отличить ковар от стали
9.2.6. Как отличить вольфрам от молибдена
9.2.7. Идентификация металлов по электросопротивлению
9.2.8. Идентификация металлов по магнитным свойствам
9.2.9. Как отличить алюминий от алюминиевых сплавов
9.2.10. Идентификация металлов по плотности
9.2.11. Идентификация металлов по температуре плавления
9.2.12. Идентификация низкотемпературных припоев по температуре плавления
9.2.13. Визуализация поверхностной структуры стали
9.2.14. Как отличить бронзу от латуни
9.2.15. Идентификация серебра в изделии
9.2.16. Определение чистоты серебра
9.2.17. Как отличить позолоту от ее имитации
9.2.18. Экспресс-идентификация щелочных металлов
9.2.19. Как отличить бескислородную медь от обычной
9.2.20. Определение возможности взаимодействия металла с газом или жидкостью
9.2.21. Определение наличия свинца в олове
9.3. Идентификация неметаллических материалов
9.3.1. Экспресс-метод определения материала пластмассы
9.3.2. Как отличить оргстекло от полистирола
9.3.3. Качественная идентификация химических соединений металлов по цвету пламени
9.3.4. Качественная идентификация солей и оксидов металлов по цвету перлов
9.3.5. Определение состава тканевого материала
9.4. Экспресс-методы контроля некоторых свойств стекла и керамики
9.4.1. Определение термического расширения стекла методом «двойной нити»
9.4.2. Определение марки стекла по цвету излома торца
9.4.3. Как отличить свинцовое стекло от других стекол
9.4.4. Как отличить натриевое стекло от других стекол
9.4.5. Качественная оценка степени обжига керамики
Список литературы