材料分析方法前言PPT课件

1、 1986年年1月月28日，美国挑战者号航天飞机升空仅仅日，美国挑战者号航天飞机升空仅仅1分分12秒秒 就坠毁，就坠毁，7名宇航员全部遇难，直接经济损失名宇航员全部遇难，直接经济损失12亿美元。亿美元。 挑战者号燃料泄漏是因为橡挑战者号燃料泄漏是因为橡 皮圈的失效，设计时没有考皮圈的失效，设计时没有考 虑温度对橡皮圈组织行为和虑温度对橡皮圈组织行为和 力学性能的影响力学性能的影响 取向相当取向相当 一致，一致，导导 电率接近电率接近 铜铜 利用高分子液晶的取向脱溶强化理论制取，利用高分子液晶的取向脱溶强化理论制取， 强度超过最强的钢丝（钢琴弦），而其强度密度强度超过最强的钢丝（钢琴弦），而其强

2、度密度 比高达钢琴弦的倍。比高达钢琴弦的倍。 v 从简单物质到复杂物质从简单物质到复杂物质 v 从简单结构到结构控制从简单结构到结构控制 v 从粉体材料到器件材料从粉体材料到器件材料 v 从块体材料到薄膜材料从块体材料到薄膜材料 v 从纯物质到复合，掺杂材料从纯物质到复合，掺杂材料 v 从宏观到微观的纳米材料从宏观到微观的纳米材料 v 从单功能到多功能和智能材料从单功能到多功能和智能材料 v传统材料传统材料提高性能提高性能/ /价格比（价格比（affordability)affordability) v先进材料先进材料提高在恶劣提高在恶劣(extreme conditions)(extreme

3、 conditions) 环境下的使用性能环境下的使用性能 v功能材料功能材料 v低维材料低维材料 v纳米材料纳米材料 v环境材料环境材料 材料科学涉及的领域材料科学涉及的领域 v电子器件电子器件 v功能材料功能材料 v结构材料结构材料 v纳米材料纳米材料 v环境材料环境材料 v化学，化工，地质，冶金，机械，仪器仪表，化学，化工，地质，冶金，机械，仪器仪表， 航空航天，自动化控制，核能，建材等领域航空航天，自动化控制，核能，建材等领域 Properties Compositions Structure Processing Properties Compositions Structure u

4、 材料科学与工程的基本要素材料科学与工程的基本要素 u 材料科学与工程的基本要素材料科学与工程的基本要素 Processing Economics CompositionsStructure Properties Compositions Properties Economics Structure Environment Processing 制品与材料特性的关系制品与材料特性的关系 q材料的四要素材料的四要素 q结构决定材料的性能是自然界的永恒规律结构决定材料的性能是自然界的永恒规律 q组织结构由成分与生产工艺决定组织结构由成分与生产工艺决定 q确定的组织及成分必须通过一定的合成确定的组织

5、及成分必须通过一定的合成 加工手段来实现加工手段来实现 q确定的组织及成分必须通过分析研究发现，进确定的组织及成分必须通过分析研究发现，进 而通过改进加工工艺来实现而通过改进加工工艺来实现 成分 制备 组织 性能合格？ 检测分析原因 材料设计的基本步骤材料设计的基本步骤 材料设计的工作范围材料设计的工作范围 材料失效分析的工作范围材料失效分析的工作范围 n事故现场调研事故现场调研 n叶片破坏的宏观特征叶片破坏的宏观特征 n叶片解剖叶片解剖 n剖面的金相组织观察剖面的金相组织观察 n剖面的微区化学成分分析剖面的微区化学成分分析 n扫描电镜进一步观察分析扫描电镜进一步观察分析 nX X射线相结构分

6、析射线相结构分析 n故障分析结论故障分析结论 材料分析的重要性材料分析的重要性 q确定的组织及成分必须通过分析发现确定的组织及成分必须通过分析发现 v 材料的元素组成材料的元素组成 v 材料的物相材料的物相 v 杂质控制和掺杂杂质控制和掺杂 v 材料的化学价态材料的化学价态 v 材料的结构材料的结构 材料分析的内容材料分析的内容 v材料的元素成份分析材料的元素成份分析 v材料的化学结构分析材料的化学结构分析 v材料的物相结构分析材料的物相结构分析 v材料的表观形貌分析材料的表观形貌分析 v材料的键合分析材料的键合分析 v材料的表面与界面分析材料的表面与界面分析 v材料的热分析材料的热分析 v材

7、料的力学性能分析材料的力学性能分析 课程学习内容课程学习内容 v第一章第一章 X射线衍射分析（射线衍射分析（16学时）学时） uX X射线的产生及其物理作用（射线的产生及其物理作用（4 4学时）学时） uX X射线衍射原理（射线衍射原理（4 4学时）学时） uX X射线衍射强度（射线衍射强度（4 4学时）学时） u X X射线衍射方法（射线衍射方法（2 2学时）学时） uX X射线物相分析及其应用射线物相分析及其应用 （2 2学时）学时） v第二章第二章 电子显微分析（电子显微分析（6学时）学时） v第三章第三章 热分析（热分析（4 4学时）学时） v第四章第四章 波谱分析（波谱分析（1010

8、学时）学时） v 3 3次实验（次实验（XRDXRD、SEMSEM、IRIR） 课程学习内容课程学习内容 材料内部不同尺度结构示意图材料内部不同尺度结构示意图 课程学习内容课程学习内容 材料检测评价技术按幅照源分类示意图 课程学习内容课程学习内容 常用检测设备的分辨率及工作范围 课程学习内容课程学习内容 常用检测设备的分辨率及工作范围 课程学习内容课程学习内容 有关材料显微组织表征技术在深度及横向所有关材料显微组织表征技术在深度及横向所 能提供的空间分辨率示意图：能提供的空间分辨率示意图： （按形貌观察）（按形貌观察） 材料分析方法应掌握材料分析方法应掌握 的主要内容的主要内容 材料分析方法材

9、料分析方法 电子束与物质的电子束与物质的 相互作用及电子相互作用及电子 光学基础光学基础 材料组织材料组织 形貌分析形貌分析 扫描电镜扫描电镜 透射电镜透射电镜 结构分析 X X射线衍射学射线衍射学 光谱分析光谱分析 热分析热分析 课程学习方法课程学习方法 该课程基于该课程基于X X光光及及光电子微粒光电子微粒与材料的与材料的相互作用相互作用，讲授利用，讲授利用 衍射、反射等物理现象，对材料的微观结构、成分组成、物相衍射、反射等物理现象，对材料的微观结构、成分组成、物相 结构进行分析研究的各种现代分析方法。结构进行分析研究的各种现代分析方法。既学习掌握基础理论既学习掌握基础理论 知识，又要掌握

10、常用的知识，又要掌握常用的X X光衍射、扫描电镜、光谱、热分析等现光衍射、扫描电镜、光谱、热分析等现 代化检测设备的使用操作代化检测设备的使用操作，注重理论与实践的结合。，注重理论与实践的结合。 教学内容进行了部分调整，教学内容进行了部分调整，提纲挈领、记好笔记、及时复提纲挈领、记好笔记、及时复 习。勤于思维，善于动手，在操作分析中验证学习相关理论，习。勤于思维，善于动手，在操作分析中验证学习相关理论， 在进一步学习相关理论的基础上拓宽思维，活学活用。在进一步学习相关理论的基础上拓宽思维，活学活用。 闭卷考试闭卷考试 平时：平时：20（出勤（出勤10作业作业10） 实验：实验：10期末考试：期

11、末考试：70 1.1.材料分析测试技术材料分析测试技术材料材料X X射线衍射与电子显微分析材料评价的分射线衍射与电子显微分析材料评价的分 析电子显微方法，析电子显微方法， 日日 进藤，进藤，g g大辅，及川大辅，及川, ,哲夫哲夫 合著，刘安生译，合著，刘安生译， 冶金工业出版社。冶金工业出版社。 2 2北京北京, ,华中华中, ,南京师大编南京师大编. .无机化学无机化学. .高等教育出版社；高等教育出版社； 3.3.王培铭，许乾慰王培铭，许乾慰 主编主编. .材料研究方法材料研究方法. .科学出版社；科学出版社； 4. 4. 薛薛 奇奇 编编. .高分子结构研究中的光谱方法高分子结构研究中的光谱方法. .高等教育出版社；高等教育出版社； 5.5.杜庭发杜庭发. .现代仪器分析现代仪器分析. .国防科技大学出版社；国防