北航材料现代研究方法教学大纲

材料现代研究方法课程教学大纲课程编号：01z8103课程名称：材料现代研究方法英文名称：

ModernAnalysisMethodsinMaterialsScienceandEngineering学分学时：4/54+16°先修课程：物理化学，物理冶金原理，材料工程基础一．课程教学目标

本课程是材料科学与工程系的一门必修的专业基础课，目的在于培养学生掌握材料Ｘ射线衍射分析、电子显微分析、差热分析技术(DTA)、差示扫描量热技术(DSC)、热重分析技术(TG)、动态力学分析技术(DMA)、动态力学分析技术(DMA)以及红外光谱(IR)和核磁共振波谱（NMR）所必需的基本理论、基本技能。通过学习本课程，学生应达到如下基本要求：1、了解Ｘ射线衍射、电子衍射和电子显微分析在材料科学领域中所能解决的问题及基本原理和方法。2、读懂一般专业文献中有关Ｘ射线衍射、电子显微分析的图象和结论。3、能与从事Ｘ射线、电子衍射工作的专业人员共同制定在材料科学研究方面的实验方案和分析实验结果。4、为今后从事Ｘ射线、电子显微分析工作打下初步基础。5、了解差热分析技术、差示扫描量热技术、热重分析技术、动态力学分析技术、动态力学分析技术、红外光谱以及核磁共振波谱在材料科学领域中所能解决的问题及基本原理和方法。二．教学内容及基本要求

本课程主要介绍Ｘ射线晶体结构分析方法、物相定性和定量分析的方法、内应力的测定方法；电子衍射花样的分析及透射电镜、扫描电镜、电子探针、俄歇电子能谱仪的结构原理及分析方法；差热分析技术、差示扫描量热技术、热重分析技术、动态力学分析技术、动态力学分析技术、红外光谱以及核磁共振波谱的基本原理和方法。1、电子及Ｘ射线的性质(2学时)2、晶体的衍射效应及衍射几何(5学时)

2.1可见光的光栅衍射现象

2.2Ｘ射线衍射的基本理论（劳埃方程、布拉格方程、倒易点阵、衍射矢量方程及爱瓦尔德图解）

2.3薄晶体的电子衍射（单晶体、多晶体电子衍射花样）

3、Ｘ射线和电子衍射的强度(4学时)

3.1一个电子对Ｘ射线的散射

3.2一个原子对Ｘ射线的散射

3.3一个晶胞对Ｘ射线的散射

3.4结构因素或结构振幅的计算

3.5一个小晶体的衍射

3.6粉末衍射的积分强度4、Ｘ射线衍射分析设备(2学时)

4.1Ｘ射线晶体分析仪

4.2Ｘ射线衍射仪

4.3Ｘ射线设备的新进展5、电子显微镜(4学时)

5.1电子光学基础

5.2透射电子显微镜

5.3扫描电子显微镜

5.4试样制备

5.5电子显微镜的新发展6、多晶体Ｘ射线衍射和单晶体电子衍射花样指数标定(4学时)

6.1Ｘ射线粉末衍射花样指数标定和晶体结构测定原理

6.2电子衍射与电子衍射仪

6.3电子显微镜中的电子衍射

6.4单晶体和多晶体电子衍射花样指数标定7、物相分析(4学时)

7.1Ｘ射线物相定性分析

7.2Ｘ射线物定量分析8、内应力的测定(3学时)

8.1Ｘ射线法测定宏观内应力的原理

8.2测量方法及测量技术9、扫描电子显微镜和透射电子显微镜成像原理(4学时)

9.1扫描电子显微镜成像原理（二次电子像、背散射电子像、吸收电子像）

9.2透射电子显微镜成像原理（复型像、衍射衬度像）10、材料化学成分的物理分析方法(4学时)

10.1电子探针Ｘ射线显微分析

10.2俄歇电子能谱分析11、差热分析技术(DTA)

(3学时)

11.1

差热分析技术的发展简史

11.2

差热分析技术的测试原理

11.3

差热分析技术的结构组成和影响DTA曲线的因素

11.4

差热分析技术的一般应用12、差示扫描量热技术(DSC)

(3学时)

12.1

差示扫描量热技术简况

12.2

差示扫描量热技术的测试原理

12.3

差示扫描量热技术结构组成及其能量和温度的校正

12.4

差示扫描量热技术的应用13、热重分析技术(TG)

(3学时)

13.1

热重分析技术概况

13.2

热重分析技术的测试原理与结构组成

13.3

热重曲线的影响因素与误差来源

13.4

热重分析技术的应用14、动态力学分析技术(DMA)

(3学时)

14.1

动态力学分析技术概述

14.2

动态力学分析技术的基本原理

14.3

几种常用的测试方法和仪器

14.4

动态力学分析技术的应用15、红外光谱(IR)

(4学时)

15.1

概述

15.2

红外吸收光谱的基本原理

15.3

红外光谱图谱解析方法

15.4

红外光谱的应用16、核磁共振波谱（NMR）（2学时）

16.1

基本原理

16.2

化学位移及其影响因素

16.3

图谱解析

16.4

应用三．教学安排及方式

本课程的理论课为54学时，实验课为16学时。本课程课内外学时比例为1：1。

本课程共开设9个实验，一次观看录象。实验课：

共15学时

1、介绍X射线分析仪及德拜相分析(2学时)

2、X射线物相定性分析(2学时)

3、X射线物相定量分析(2学时)

4、扫描电镜与扫描图象观察(1.5学时)

5、能谱仪结构原理及应用(1.5学时)

6、差热分析技术(1学时)

7、差示扫描量热技术(1学时)

8、热重分析技术(2学时)

9、动态力学分析技术(2学时)看录象：电镜样品的制备(1学时)作业：第一章到第四章为本课程的基本理论部分，因此每章后留若干道课外作业，以便加深学生理解。四．考核