材料测试技术本课件

• 《材料近代分析测试方法》常铁钧 邹欣主编 哈工大版
• 《无机材料显微结构分析》周志超等编、浙大 版
• 《材料现代分析方法》左演声等主编、北京工 大版
• 《现代材料研究方法》 王世中 臧鑫士主编 北 京航空航天大学版
• 《材料分析方法》周玉主编，机械工业出版社
第第一一章章 XX射射线线衍衍射射分分析析
W.H.Bragg的儿子William Lawrence Bragg对X射线衍射研 究也感兴趣。1912年夏，W.L.Bragg利用NaCl、KCl、ZnS 等晶体进行X射线衍射实验，他将晶体出现衍射看作晶体中 原子面的反射，测定出NaCl、KCl、ZnS等第一批晶体的结 构，同时推导出满足衍射条件的Bragg方程。
本章主要讲以下内容： ● X射线的物理基础； ●晶体的点阵结构（简介）； ●X射线衍射几何条件（重点讲Bragg定律）； ●X射线衍射束的强度； ●多晶体的物相定性分析和定量分析； ●X射线衍射仪（XRD）的原理、结构和应用； ●晶粒度的测定及X射线衍射分析在其他方面的
应用。
绪论
一、X射线的发现与X射线学的发展 1、1895年11月W.C.Roentgen研究阴极射线
3.微观结构分析
▲ 微观结构分析主要分析材料的微观晶 体结构，即材料由哪几种晶体组成，晶 体的晶胞尺寸如何，各种晶体的相对含 量多少等。
▲ 结构分析常用的方法有：ＸＲＤ法、 TEM法、TG法、ＤＴＡ法、红外法等。 这些方法以及所用的仪器设备是我们要 学习的重点。
4.显微组织分析
• 主要是分析材料的微观组织形貌。 • 显微组织分析常用的分析手段有：普通光
学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（ＳＥ M）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）等。 • 本课程主要学习ＳＥＭ和ＴＥＭ的原理及 分析方法。
二、学习本课程的目的：
• 了解研究无机非金属材料的主要方法； • 了解各种研究方法的基本原理、特点及
用途。 • 为今后工作以及毕业论文的写作打下一
定的基础。
参考书：
• 《材料研究与测试方法》张国栋主编，冶金工 业出版社
2. 性能分析
材料根据其用途不同，也有不同的性能要求， 因此材料的性能种类特别多，其分析方法也特别多 。例如结构材料中主要关注其力学性能，而力学性 能主要分析材料的强韧性指标，那么就有很多种材 料强韧性指标测量的方法和设备，功能材料主要对 材料的某些功能指标感兴趣，对于不同的功能指标 就有相应的测量分析方法。这里不再多讲。
1.化学组成分析：
主要研究原料和制品的化学组成。化学组成分 析也叫化学成分分析。常用的分析方法有：普 通化学分析；仪器化学分析（包括ICP光谱、 直读光谱、Ｘ射线荧光光谱、激光光谱等等）。 化学分析本课程不介绍。因为化学分析的目的 就是知道化学成分含量，不管用那个分析方法， 只要能精确告诉我们结果就行。
在材料研究中,做形貌和结构分析一般可根据分析目的选用下面的分析方法:
分析目的
分析方法
光学显微术(如金相电子显微术﹡
(即组织形貌分析)
投影式或接触式X射线显微术
显微自射线照相术
相分分析 结构分析
各种常量化学分析 微区分析 X射线光谱和能谱术﹡ 各种电子能谱分析 X射线衍射﹡ 电子衍射﹡ 红外光谱 穆斯堡尔谱等
材料分析测试技术
主讲: 吴建鹏 孔新刚
绪绪 论论
一、本课程研究的内容: 首先介绍材料科学的概念:材料科学 是研究材料的化学组成、晶体结构、 显微组织、使用性能四者之间关系 的一门科学。
我们研究材料就是通过改变材料的组成、 结构、组织，来达到提高和改善材料的 使用性能的目的。
我们可用材料四面体来形象的进行描述：
1914年，W.L.Bragg发表了金属铜的晶体结构。这一结构 提供了金属中原子进行密堆积的实验数据。证实了 W.Barlow（巴罗）关于金属中原子密堆积的模型。1915年 布拉格父子获得诺贝尔奖。
4、1922年10月，美国芝加哥大学康普顿（Arthur Holly Compton）教授与中国研究生吴有训研究X射线非相干散 射促进了X射线学的发展。他们发现当X射线光子与照射 物质中束缚力不太大的外层电子碰撞时，电子一部分能量 成为反冲电子，而原光子却因碰撞而损失能量，使X射线 波长增加，以减少能量增加波长的形式改变传播方向，成 为非相干散射。这是从量子论出发设想的，而实验现象是 1922年10月康普顿和吴有训发现的，故称康-吴效应。这 一实验的成功为爱因斯坦1905年提出的光量子假说提供了 有力证据。1927年康普顿也因此获得诺贝尔奖。
使用性能
化学组成
晶体结构
显微组 织
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。
材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品 的化学组成、显微结构以及生产工 艺过程中的变化规律的研究方法。即 用什么设备、仪器、如何研究？
管时，发现一种有穿透力的肉眼看不见 的射线，称为X射线(伦琴射线)。当即在 医学上应用X射线透视技术。 Rontgen因 为发现了X射线，于1901年获得第一个诺 贝尔物理奖。
2、1912年劳埃(M.Von Laue)以晶体为光栅，发现了晶体的X射线 衍射现象，确定了X射线的电磁波性和晶体结构的周期性。 1914年劳埃获得诺贝尔物理奖。 Laue Equation:
Laue实验及后来证实了： • X射线具有波粒二象性，它波长短，光子能量(E=hυ) 大。 • X射线和其它电磁波一样，能产生反射、折射、散射、干涉、
衍射、偏振和吸收等现象。 • X射线波长介于紫外线和γ-射线之间，波长范围0.01-100Å。
3、在1912年前后，William Henry Bragg用电离分光计研究X射 线谱，并用以测量衍射线的方向和强度。他发现X射线谱中 除有连续光谱外，尚有波长取决于靶材的特征光谱，它可 为晶体衍射提供波长单一、强度集中的特征X射线。金刚石 是第一个应用特征射线的衍射数据测定结构的晶体，下图 中示出了金刚石的结构。