复合材料测试方法第一章PPT
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复合材料ppt
疲劳性能与寿命预测
疲劳性能
复合材料的疲劳性能是指它们在周期性载荷下的抗断裂能力 。通过优化材料组合和结构设计，可以显著提高复合材料的 疲劳性能。例如，使用高强度纤维和优化基体树脂可以显著 提高复合材料的疲劳性能。
寿命预测
通过实验测试和分析，可以预测复合材料的使用寿命。这些 测试包括疲劳测试、环境因素测试和物理测试等。通过这些 测试和分析，可以评估复合材料在不同条件下的使用寿命， 并提供设计建议以延长其使用寿命。
复合材料ppt
2023-10-30
目录
• 复合材料概述 • 复合材料的力学性能 • 复合材料的热学性能 • 复合材料的应用领域 • 复合材料的未来发展趋势 • 复合材料的相关研究与文献综述
01
复合材料概述
定义与分类
复合材料定义
由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合成的新型材料 。
复合材料分类
根据组合成分的性质和比例，复合材料可分为金属基复合材料、非金属基复 合材料和纳米复合材料等。
复合材料的性能特点
性能可设计性
可以根据使用要求设计复合材料的性能，如强度、刚度、耐腐 蚀性等。
性能优势
可以发挥不同材料的优点，实现单一材料无法达到的性能。
性能可调整性
可以通过调整各组分材料的比例和制备工艺来调整复合材料的 性能。
连接器
复合材料也被用于制造连接器，如USB连接器等。
电池外壳
复合材料还可以用于制造电池的外壳，如锂离子电池的外壳等。
05
复合材料的未来发展趋势
高性能复合材料的研发
01
研发具有更高强度、韧性和耐 高温性能的高性能复合材料， 以满足现代工程和工业制造的 需求。
02
复合材料pdfPPT课件
复合材料的热膨胀系数通常低于单一材料，使其在温度变化时能保 持较好的尺寸稳定性。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
《复合材料》PPT课件(2024)
优异的抗疲劳性能
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
复合材料无损检测技术PPT课件
复材无损检测技术
2018-4-27
目录
01-02
复材常见缺陷
03-03
复材常见检测技术
04-05
X射线检测
06-07
红外热成像检测
08-10
超声波检测
一、复材常见缺陷
分层
纤维弯曲
孔隙
基体开裂、脱粘 纤维断裂、突出
冲击、撞伤损伤
1
一、复材常见缺陷
1 分层：
存储时间过长；热膨胀系数不匹配；挥发物产生 2 夹杂：
10
3
三、X射线检测
原理：利用缺陷与基体间的密度差异引起的X射线吸收率 不同来判定被测物；
优势
1. 分辨率高； 2. 检测结果直观；
局限
1. 设备复杂成本高； 2. 需安全防护； 3. 无法现场检测；
4
三、X射线检测
适用于：检测材料中的孔隙（黑影），裂纹（黑纹）， 纤维屈曲（白纹），夹杂（白点）等 缺陷；
白点
黑影
黑纹
中小型复材部件
5
四、红外热成像检测
原理：利用缺陷与基体间不同热特征引起的温度差异来 判定被测物；
优势
1. 操作方便； 2. 设备简单； 3. 可现场检测；
局限
1. 要求工件传热性好； 2. 测试深度有限； 3. 灵敏度不高；
6
四、红外热成像检测
适用于：脱粘，分层等面积性缺陷；
复材薄板与金属胶接
7
五、超声波检测
原理：利用缺陷与基体间不同特征引起的波长吸收/反射差 异来判定被测物（20KHz）；
优势
1. 操作简单； 2. 可定位缺陷位置；
局限
1. 不同的缺陷需使用 不同的探头；
2. 对人员要求高；
2018-4-27
目录
01-02
复材常见缺陷
03-03
复材常见检测技术
04-05
X射线检测
06-07
红外热成像检测
08-10
超声波检测
一、复材常见缺陷
分层
纤维弯曲
孔隙
基体开裂、脱粘 纤维断裂、突出
冲击、撞伤损伤
1
一、复材常见缺陷
1 分层：
存储时间过长；热膨胀系数不匹配；挥发物产生 2 夹杂：
10
3
三、X射线检测
原理：利用缺陷与基体间的密度差异引起的X射线吸收率 不同来判定被测物；
优势
1. 分辨率高； 2. 检测结果直观；
局限
1. 设备复杂成本高； 2. 需安全防护； 3. 无法现场检测；
4
三、X射线检测
适用于：检测材料中的孔隙（黑影），裂纹（黑纹）， 纤维屈曲（白纹），夹杂（白点）等 缺陷；
白点
黑影
黑纹
中小型复材部件
5
四、红外热成像检测
原理：利用缺陷与基体间不同热特征引起的温度差异来 判定被测物；
优势
1. 操作方便； 2. 设备简单； 3. 可现场检测；
局限
1. 要求工件传热性好； 2. 测试深度有限； 3. 灵敏度不高；
6
四、红外热成像检测
适用于：脱粘，分层等面积性缺陷；
复材薄板与金属胶接
7
五、超声波检测
原理：利用缺陷与基体间不同特征引起的波长吸收/反射差 异来判定被测物（20KHz）；
优势
1. 操作简单； 2. 可定位缺陷位置；
局限
1. 不同的缺陷需使用 不同的探头；
2. 对人员要求高；
复合材料拉伸试验PPT
p D E 2bh 2u
b 环试件宽度； h 环试件厚度； D 环的平均直径； u－载荷增加p时，两半盘间距的变化量；
－两个半盘间的初始距离一定要小（要求两面全面接触），因随着 两个半盘之间的间隙出现，试样的相应部分不仅会被拉直，而且还 会有偏转（如a型）简化改进后的卡具就考虑了这一点。 －由于试件同拉力盘不能完全接触，而且，由于摩擦的影响，以及 拉力盘分开处的试件局部变形的因素的存在，所以环的圆周应变分 布是不均匀的。
可算出：
a13 a23
z1 p2 z1 p1 p2 p1
式中：
z; ;
z 1 p2 1 z2 p1 1 p2 p1
1 00 2 45
0
'' z ,
1 1
通常选用
进行试验。
'' z
2
1
2
2
层间拉伸强度
P
P
P
P a
c
P b
试件环主要采用缠绕法和机械加工法制备
Naval Ordnance Lab.
试件的尺寸：ASTM标准规定了经机械加工的圆环的尺寸
圆环试件卡具
简化改进后的圆环试件卡具
石墨润滑剂
液压式驱动卡具
对弹性模量E的测定，有几种测量变形的方法。最简单的方法是测量两 个半盘间的间隙量（a类似）。
!
只有仔细观察、记录、分析被测试件破坏模式，才能提炼 出反映真实物理客观事实的理论模型，才能真正指导材料的设 计、和优化出完美的材料。
加载条件
－根据试验的目的有选择加载。 弹性常数的 测定： 先加载到预期静强度的10－20％，然后，降低到静强度 的5％之后再开 始加载。 破坏强度的测定： 可直接加载到破坏为止，但加载速率要恒定。若不恒定呢？
复合材料测试方法第一章幻灯片PPT
X射线强度大小由单位时间内通过与X射线传播方 向垂直的单位面积上的光量子数决定。实验表明，X射 线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类：连续X射线谱 和特征X射线谱。
连续X射线是高速运动的电子被阳极靶突然阻止 而产生的。它由某一短波限λ0开始一直到波长等于无 穷大λ∞的一系列波长组成。
复合材料测试方法
第一章
复合材料测试方法
第一章
特征X射线有特定波长的X射线，也称单色X射线。
特征X射线谱的波长不受管电压、管电流的影响， 只取决于阳极靶材元素的原子序数。莫塞莱(Moseley， H.G.J.)对特征X射线谱进行了系统研究，并于1913 — 1914年得出特征X射线谱的波长λ和阳极靶的原子序数 Z之间的关系 —莫塞莱定律：
复合材料测试方法
第一章
第一章 X射线衍射分析
第一节 X射线的产生及其性质 1. X射线的发现和X射线学的发展过程 1895年，德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen，1845-
1923年)在实验中偶然发现，放在阴极射线管附近密封 好的照相底片被感光。
伦琴当时就断言，这种现象必定是一种不可见的未知 射线作用的结果。由于当时没有找到更适当的名称来称 呼这种射线。伦琴就以数学上常用的未知数X作为它的 代名词，给这种射线取名为X射线，也称伦琴射线。
复合材料测试方法
5.特征X射线谱
当加在X射线管两端 的电压增高到与阳极靶材 相应的某一特定值Vk时， 在连续谱的某些特定的波 长位置上，会出现一系列 强度很高、波长范围很窄 的线状光谱，它们的波长 对一定材料的阳极靶有严 格恒定的数值，此波长可 作为阳极靶材的标识或特 征，故称为标识X射线谱 或特征X射线谱。
他们杰出的工作对X射线学发展的整个进程都具有重 要的指导意义，所以伦琴、劳厄和布拉格分别在1901 年、 1914年、1915年均获得诺贝尔奖。
连续X射线是高速运动的电子被阳极靶突然阻止 而产生的。它由某一短波限λ0开始一直到波长等于无 穷大λ∞的一系列波长组成。
复合材料测试方法
第一章
复合材料测试方法
第一章
特征X射线有特定波长的X射线，也称单色X射线。
特征X射线谱的波长不受管电压、管电流的影响， 只取决于阳极靶材元素的原子序数。莫塞莱(Moseley， H.G.J.)对特征X射线谱进行了系统研究，并于1913 — 1914年得出特征X射线谱的波长λ和阳极靶的原子序数 Z之间的关系 —莫塞莱定律：
复合材料测试方法
第一章
第一章 X射线衍射分析
第一节 X射线的产生及其性质 1. X射线的发现和X射线学的发展过程 1895年，德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen，1845-
1923年)在实验中偶然发现，放在阴极射线管附近密封 好的照相底片被感光。
伦琴当时就断言，这种现象必定是一种不可见的未知 射线作用的结果。由于当时没有找到更适当的名称来称 呼这种射线。伦琴就以数学上常用的未知数X作为它的 代名词，给这种射线取名为X射线，也称伦琴射线。
复合材料测试方法
5.特征X射线谱
当加在X射线管两端 的电压增高到与阳极靶材 相应的某一特定值Vk时， 在连续谱的某些特定的波 长位置上，会出现一系列 强度很高、波长范围很窄 的线状光谱，它们的波长 对一定材料的阳极靶有严 格恒定的数值，此波长可 作为阳极靶材的标识或特 征，故称为标识X射线谱 或特征X射线谱。
他们杰出的工作对X射线学发展的整个进程都具有重 要的指导意义，所以伦琴、劳厄和布拉格分别在1901 年、 1914年、1915年均获得诺贝尔奖。
复合材料力学性能测试方案
复合材料疲劳性能测试的应用
航空航天领域
测试材料在复杂的 载荷条件下的疲劳
性能
海洋工程
测试材料在海洋环 境下的疲劳性能
公路桥梁工程
测试材料在长期载 荷作用下的疲劳性
能
● 04
第4章 复合材料环境适应性 测试方案
环境适应性测试的意义
环境适应性是指材料或产品在各种环境条件下的适应能力。 环境适应性测试的主要目的是为了评估产品在复杂的外部环 境因素影响下的稳定性和可靠性。
疲劳性能测试的注意事项
试验条件选择
选择合适的疲劳加载方式 选择合适的载荷频率 选择合适的载荷幅值
试验结果判定标准
根据材料的使用环境和使用要 求制定相应的标准 评估材料的疲劳性能是否满足 标准要求
试验数据处理方法
对试验得到的数据进行分析处 理 绘制疲劳曲线和Wohler曲线等 图表 评估材料的疲劳性能
剪切试验需要使用专门的剪切 试验机和夹具，且试样尺寸和 形状需符合标准 试验过程中应注意安全，避免 误操作导致事故 试验过程中需要控制试验环境 的温度、湿度等因素，以避免 对试验结果的影响
结尾
以上介绍了复合材料在不同状态下的力学性能测试方法，这 些测试方法是评价复合材料力学性能的重要手段。希望本文 可以对复合材料的研究和应用提供一些参考。
环境适应性测试的分类
原子氧辐照测 试
原子氧辐照测试主 要用于模拟低轨道 卫星的空间环境
热水循环测试
热水循环测试主要 用于评估产品在高 温、高湿环境下的
稳定性
盐水喷淋测试
盐水喷淋测试主要 用于评估产品在海 洋环境下的耐腐蚀
性
氧气辐照测试
氧气辐照测试主要 用于评估产品在高 空气候下的稳定性
《陶瓷基复合材》课件
2
陶瓷基复合材料的问题及挑战
陶瓷基复合材料在制备过程中存在工艺复杂、成本高等问题，需要进一步解决和 改进。
结论
陶瓷基复合材料的综合性能评价
综合考虑陶瓷基复合材料的力学性能、热学性能、耐久性等方面，可以评价其综合性能水平。
陶瓷基复合材料的发展前景
陶瓷基复合材料在高科技领域有着广阔的应用前景，将为科学技术的发展提供重要支持。
参考文献
1. 文献1 2. 文献2 3. 文献3
陶瓷基复合材料的组成包括陶瓷基体和增强材料，其结构形式可以是颗粒增强、 纤维增强等。
性能测试
1 陶瓷基复合材料的力学性能测试
力学性能测试包括强度、硬度、韧性等方面的评估，以确保陶瓷基复合材料的可靠性和 耐久性。
2 陶瓷基复合材料的热学性能测试
热学性能测试包括热导率、热膨胀系数等方面的评估，以确保陶瓷基复合材料在高温环 境下的稳定性。
应用案例
陶瓷基复合材料在航天领域的应用
陶瓷基复合材料在航天器结构、导航系统和热保护 层等方面发挥重要作用。
陶瓷基复合材料在医疗领域的应用
陶瓷基复合材料应用于仿生器官、骨修复、人工关 节等方面，为医疗技术的发展带来新的突破。
进一步研究
1
陶瓷基复合材料的未来发展趋势
随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料将会在性能、制备技术等方面取得更 大突破。
陶瓷基复合材 PPT课件
研究陶瓷基复合材料是为了探索新型材料的结构与性能，本PPT课件将介绍陶 瓷基复合材料的概述、制备方法、性能测试、应用案例、未来发展趋势以及 参考文献。Leabharlann 概述什么是陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他增强物质组成的复合材料，具有优异的力学和热学 性能。
纤维增强复合材料测试技术t整理.ppt
热固性树脂 复杂 非常低
热塑性树脂 单纯
高
容易
困难
良好 缺乏
பைடு நூலகம்
无 优秀
长
短
低
高
高
能降低的空间15大
第一节 常用树脂基体
热固性和热塑性树脂的特性比较 （与物理化学性能有关的特性）
项目 力学的特性 耐大气腐蚀 耐化学腐蚀 耐机械磨损
热固性树脂 相当好-好 好 优良 劣-好
热塑性树脂 相当好-好
复杂 劣-好 相当好-好
加工性能
热塑性CM的工艺性能优于热固性CM，它可以多次成 型，废料可回收利用等
第一节 常用树脂基体
热塑性树脂的加工温度
聚合物 类 型 Tg（℃） Tm（ ℃ ） 加工温度（℃ ）
PP
半晶
-20
168
200-250
聚酰胺
230-275
尼龙 66 半晶
70
220
270-325
尼龙 6 半晶
50 260
➢耐热性酚醛树脂的极限氧指数（LOI）很 高，可燃性很低，发烟两也很少
➢利用酚醛树脂的耐高温性能，可制作摩擦 制动材料
第一节 常用树脂基体
3) 不饱和树酯
➢以马来酰亚胺为活性端基的双官能团或多官能团化合物
双马来酰亚胺 树脂 （BMI）
➢BMI树脂基体具有优良的耐辐射、耐湿热和热膨胀系 数小等优点
耐湿性 抗冲击 良好的介电性能 工艺性能等
在高性能透波材料、高速数 字和高频印刷电路板等领域 得到广泛应用
第一节 常用树脂基体
3) 不饱和树酯
含有酰亚胺基团结构的一类聚合物
聚
包括热固性和热塑性两大类
酰
热固性聚酰亚胺具有
复合材料.ppt1
b. 非双酚型
• •
链内含有环氧基，交联密度高，结合强度及耐热性均提高。 三聚氰酸环氧含三氮杂环，有自熄性，耐电弧性好。
c. 胺基环氧 结构中含高极性的酰胺键（-NHCO-），粘结性好，力学性能 较高；但耐水性差，电性能有所下降。 d. 脂环族环氧 结构中不含苯环，含脂环 ，稳定性更高，热学性能好， 耐紫外线，不易老化。粘度低，工艺性好。 e. 脂肪族环氧 --- 高韧性环氧 无六环状硬性结构，冲击韧性好，但与纤维结合力较差。
材料的基材。
二. 金属基材料
Al、Mg、Ti、Ni、Cu、Fe、Co、Zn、Pb及其合金， 金属间化合物（TiAl、NiAl等） 选材原则： 1．使用要求 • • 航天航空：选轻金属 高性能发动机： 工模具： Al、Mg及其合金 Ti、Ni及其合金
•
• •
汽车发动机活塞汽缸套：
集成电路散热元件：
Al合金
Tm低，化学活性高 Tm高，化学活性低
•
Ti
Tm高，化学活性高
三. 陶瓷材料
目的：增韧 基体材料：新型陶瓷 • • • Al2O3、ZrO2、MgO、SiO2、莫来石 TiC、SiC Si3N4、Sialon
•
•
TiB2、Be2B、Be4B
MoSi2
§3. 增强材料
玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 SiC纤维 B纤维 Al2O3纤维 金属丝 金属和陶瓷基 低档 高档 中档 20～40元/Kg 600～1000元/ Kg 200～400元/ Kg
Fe、Co、Ni、Ag、Cu Ag、Cu、Al
2.环境温度
<450℃
Al、Mg
450～700℃
700～1000℃
Ti合金
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6
复合材料测试方法
第一章
就在劳厄的假定得到验证的同时，英国物理学家布拉
格(Bragg)父子从反射的观点出发，提出了X射线照射在晶
体中一系列相互平行的原子面上将会发生反射的设想。
他们认为，只有当相邻两晶面的反射线因叠加而加强
时才有反射；如果叠加相消，便不能发生反射，即反射是
有选择性的。布拉格父子根据这一想法进行了数学演算，
导出了著名公式： 2dsinθ＝nλ
这个公式就是著名的布拉格定律。这为X射线衍射分
析奠定了理论基础。
1913年布拉格根据这一原理，制作出了X射线分光计，
并使用该装置确定了巴克拉提出的某些标识X射线谱的波
长，首次利用X射线衍射的方法测定了NaCl的晶体结构，
从此开始了X射线晶体结构分析的历史。
7
复合材料测试方法
从原则上讲，对同一个辐射过程所具有的特性，既
可以用时间和空间展开的数学形式来描述，也可以用在 统计上确定的时间和位置出现的粒子来描述。因此，必 须同时接受波动和微粒两种模型。强调其中的哪一种模 型来描述所发生的现象要看具体的情况而定。但是，由 于X射线的波长较短，它的粒子性表现得比较突出。
E＝h ·ν =h·c／λ P＝h／λ ＝h·ν／c 式中： h为普朗克常数，等于6.626×10-34J·s c为光在真空中的传播速度，等于2.998×1010cm/s
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第一章
波粒二象性是X射线的客观属性。但是，在一定条 件下，可能只有某一方面的属性表现得比较明显，而当 条件改变时，可能使另一方面的属性表现得比较明显。 例如，X射线在传播过程中发生的干涉、衍射现象就突 出地表现出它的波动特性，而在和物质相互作用交换能 量时，就突出地表现出它的微粒特性。
伦琴在他的论文中还指出，X射线能使亚铂氰酸 钡等荧光物质发出荧光，能使照相底片被感光以及 气体发生电离等。 X射线的这些性质很快就首先在 医学和工程探伤上得到应用，且至今不衰。
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第一章
在X射线发现后的17年里，人们对X射线的本质一直 没有深入全面的了解。当时有人认为X射线是快速运动的 微小粒子束， 与电子束相似；也有人认为X射线是一种 电磁破，同光波、无线电波一样，只不过波长很短而已。 这个问题经过多年的研究都未得出肯定的结果。
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第一章
1908—1911年，巴克拉(C．G．Barkla)发现物质 被X射线照射时，会产生次级X射线。次级X射线由两 部分组成，一部分与初级X射线相同，另一部分与被 照射物质组成的元素有关，即每种元素都能发射出各 自的X射线。巴克拉称这种与物质元素有关的射线的 谱线为标识谱(或特征X射线谱），并对这些谱线分别 以K，L，M，N，O，……等命名，以便区分。巴克拉 同时还发现不同元素的X射线吸收谱具有不同的吸收 限。经巴克拉严格测定的X射线谱为后来的德国物理 学家劳厄的实验研究提供了方便条件。
波长范围约0.001—l0nm。在电磁波谱上它处于紫外线 和γ射线之间(见图）。
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第一章
电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
高能辐射区 γ射线 能量最高，来自于核能级跃迁
波长
χ射线 来自内层电子能级的跃迁
光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁
可见光
红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁
波谱区 微波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
长
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第一章
测量其波长通常应用的单位是，国际单位制中的nm。
用于衍射分析的X射线波长为0.05-0.25nm。一般波长短的 X射线称为硬射线．反之称为软X射线。
作为电磁波的X射线，它与可见光和所有的其他基本 粒子一样，同时具有波动及微粒双重特性，简称为波粒二 象性；它的波动性主要表现为以一定的频率和波长在空间 传播；它的微粒性主要表现为以光子形式辐射和吸收时， 具有一定的质量、能量和动量。X射线的频率ν、波长λ 以及光子的能量E、动量P之间存在如下的关系：
第一章
伦琴、劳厄和布拉格的工作，为人们以后从事X射
线衍射和X射线光谱研究奠定了理论和实验基础。 他们杰出的工作对X射线学发展的整个进程都具有
重要的指导意义，所以伦琴、劳厄和布拉格分别在1901 年、 1914年、1915年均获得诺贝尔奖。
2. X射线的性质 劳厄的实验指出，X射线是一种波长很短的电磁波，
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第一章
第一章 X射线衍射分析
第一节 X射线的产生及其性质 1. X射线的发现和X射线学的发展过程 1895年，德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen，1845-
1923年)在实验中偶然发现，放在阴极射线管附近密封 好的照相底片被感光。
伦琴当时就断言，这种现象必定是一种不可见的未 知射线作用的结果。由于当时没有找到更适当的名称来 称呼这种射线。伦琴就以数学上常用的未知数X作为它 的代名词，给这种射线取名为X射线，也称伦琴射线。
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吉林大学化学学院
1复合材料测试方法源自第一章第1章 X射线衍射分析 第一节 X射线的产生及性质 1. X射线的发现和X射线学的发展过程 2. X射线的性质 3. 产生X射线的条件 4. 连续X射线谱 5. 特征X射线谱 第二节 X射线与物质的作用 第三节 X射线衍射原理 第四节 X射线衍射分析方法 第五节 X射线衍射分析的应用
1912年，劳厄(M . V. Laue)等人，在前人研究的基础 上，提出了X射线是电磁波的假设。劳厄假定这种电磁波 的波长仅是原子线度的十分之一。当时晶体点阵理论已经 成熟，劳厄对比了晶体点阵与平面光栅空间周期性的共同 特点，推测波长与晶面间距(晶体中相邻两原子间的距离) 相近的X射线通过晶体时，必定会发生衍射现象。这个假 设被著名物理学家索末菲的助手弗里德利希实验证实。
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第一章
伦琴对X射线的性质进行了多方面的观察和实验 后，在他的论文(Nature、1896年)中指出，X射线穿 过物质时会被吸收；原子量及密度不同的物质，对X 射线的吸收情况不一样；轻元素物质对X射线几乎是 透明的，而X射线通过重元素物质时，透明程度明显 地被减弱。X射线的突出特点就是它能穿过不透明物 质。