材料科学分析技术(材料科学研究与测试方法-绪论)

最实用材料科学分析技术,最新和最先进的材料分析仪器操作方法,原理详细易懂...

材料科学研究与测试方法

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专业基础平台课程的建立高分子材料 分子结构、非晶/结晶、织态 力学性能 物理性能

无机非金属材料 成份/价键、非晶/结晶、微结构 力学性能 物理性能 分析方法(XRD,TEM,SEM,EDS…)

金属材料 成份/价键、结晶/非晶、组织 力学性能 物理性能 分析方法(XRD,TEM,SEM,EDS…)

分析方法(FTIR,NMR,TEM…)

结构共性知识 性能共性理论 测试分析共性方法 材料研究方法 材料物理性能

材料科学基础

材料力学性能2

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专业基础平台课程的建立现代计算机技术 有限元 人工神经网络 计算相图 晶体结构精饰

材料研究计算机应用 材料研究方法 材料物理性能

材料科学基础

材料力学性能3

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材料科学基础

材料现代研究方法

学习内容

核 心 内 容

材料研究计算机 应用

材料物理性能

材料力学性能

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专业基础平台课程的建立材料现代研究方法 组织形貌分析光学显微分析，扫描电子显微镜，扫描探 针显微镜，扫描隧道显微镜和原子力显微 镜。

材料科学基础 固体中的原子键合键合力与能量，杂化轨道的键合，分子轨 道的键合，原子间基本键型，离子键、共 价键、金属键，弱作用键

物相分析物相分析的意义及含义,电磁波及物质波的 衍射理论,X射线衍射物相分析,电子衍射及 显微分析

结晶学基础晶体的基本概念与性质，晶体的宏观对称 ，单形与聚形，晶体定向和结晶符号，晶 体点阵的对称，晶体的堆积方式

成分和价键分析X射线光谱分析(电子探针仪， 能谱仪，波 谱仪), X射线光电子能谱分析, 俄歇电子能 谱.

金属与无机材料结构金属的晶体结构，非晶态合金，无机材料 的晶体结构，无机熔体与玻璃

结构缺陷及固溶体点缺陷，位错，面缺陷，固溶体，非化学 计量缺陷，有序和无序固溶体

分子结构分析振动光谱(傅里叶变换红外光谱, 拉曼光谱) 和核磁共振波谱技术。

高分子链的结构高分子链的组成和构造，高分子链的构象

综合案例分析以一种材料的综合研究为例，讲授以上四 大类材料分析手段在材料研究中如何综合 应用，达到实现材料研究的目的。

高分子聚集态结构高聚物的分子间作用力，聚合物的晶 态结构，聚合物的非晶态结构，聚合 物的液晶态结构，聚合物的取向态结 构，高聚物的热运动和力学状态 5

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第一章 材料分析检测技术概述1.1 Introduction 材料科学是研究材料的成分、组织结构、 制备工艺与材料性能及应用之间相互关系 的科学。 科学技术发展的基础、工业生产的支柱。 材料学科是一交叉学科。 材料的成分、组织结构、制备工艺与材料

性能四个方面，它们之间相互联系、相互 影响，成为一个有机的整体。 6

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performance

Tetrahedron

synthesis-processing

properties

composition-structure7

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Hexahedron

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结构决定性能是自然界永恒的规律“相” (phase)在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分 成分和结构完全相同的部分才称为同一个相

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材料的微观组织结构形貌 相分布、形状、大小、数量等。 结构 相的原子排列情况表征；组成相之 间的关系 缺陷 晶体缺陷 表面状态 成分 相的成分、界面成分及其分布

材料分析检测技术是关于材料成分、物相结构、 微观形貌和晶体缺陷等的现代分析、检测技术及其有 关理论知识的科学。10

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材料分析的基本原理是指测量信号与材料成 分、结构等的特征关系，采用不同的测量信号 形成了各种不同的材料分析方法。 基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的 各种物理效应所建立的各种分析方法已成为材料分 析检测的重要组成部分，大体可分为： 光谱分析、电子能谱分析、衍射分析及电子显微 分析 热分析、色谱分析、质谱分析、电化学分析11

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检测分析信号发生

分析仪器信号发生器

分析过程产生分析信号

信号检测 信号处理信号读出

检测器 信号处理器读出装置

测量信号 放大、运算、 比较 记录、显示12

检测信号与材料的特征关系

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1.2 衍射分析方法概述衍射分析主要用于物相分析和晶体结构的测定。

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定义:光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏 离直线传播，并且在屏幕上形成明暗相间的条 纹分布的现象。 光的衍射不易发生的原因： (1)无线电波：波长几百米，天涯若比邻 (2)声波，波长几十米，未见其人先闻其声

(3)可见光波，波长400-760nm,14

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af1 f2

衍射现象(1) 中央亮纹两边对 称分布明暗相间条纹； (3)离中央亮纹愈远的亮 纹，亮度愈低;

(2)中央亮纹的宽度大致 (4)缝宽 ,亮纹膨胀(变宽); 是两侧亮纹宽度的两倍； 缝宽 ,亮纹收缩。15

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电磁辐射或运动电子束、中子束等与材料相互 作用产生相干散射(弹性散射),相干散射相 互干涉的结果---衍射，是材料衍射分析方法的 技术基础。 X-射线衍射分析、电子衍射分析分析、中子衍 射分析