近代分析方法緒言

近代分析方法緒言第一頁，共十六頁，2022年，8月28日緒言

第二頁，共十六頁，2022年，8月28日1.材料的性能

材料、能源、信息被稱為人類物質(zhì)文明的三大支柱,而材料又是開發(fā)、提煉、儲運(yùn)和轉(zhuǎn)化能源以及轉(zhuǎn)播、利用、控制信息的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。正是由于材料在人類文明史上的重要性,因此歷史學(xué)家人類使用的材料來劃分歷史時代.如：石器時代－－石頭堅硬,人類用石頭制作工具；青銅時代－－人類利用能源還原了銅和錫,用硬而韌的青銅來制作工具；鐵器時代－－人類在更高的溫度還原了鐵,用性能更優(yōu)、價格更低的鐵來制作工具；電子時代－－人類發(fā)現(xiàn)了硅、砷化鎵的半導(dǎo)體特性,制造大規(guī)模集成電路。第三頁，共十六頁，2022年，8月28日那么什么是材料呢？材料的定義如下：

材料－－可以為人類經(jīng)濟(jì)地制造有用器件的物質(zhì).

材料的性能有那幾個方面呢？材料的性能由如下幾個方面構(gòu)成：（1）簡單性能：物理性能—

熱、聲、光、電、磁

力學(xué)性能—

強(qiáng)度、彈性、塑性、韌性

化學(xué)性能—

抗氧化、耐蝕、抗老化等（2）復(fù)雜性能：

復(fù)合性能—

高溫疲勞等

工藝性能—

鑄造性能、可鍛性等

使用性能—

抗磨性、抗彎性等

第四頁，共十六頁，2022年，8月28日性能是表征材料的一個參量，僅僅從性能的角度去選擇材料，當(dāng)然是性能越高越好；但是僅僅如此是不夠的。這就引入一個問題，在使用材料時必須考慮經(jīng)濟(jì)性，也就是說必須合理地選擇和使用材料，只有這樣才能做到物盡所能、物盡其用。今天材料科學(xué)已發(fā)展成為一門多學(xué)科的科學(xué)，就其類別來說有如下幾個方面：金屬材料：有色金屬材料黑色金屬材料非金屬材料：無機(jī)材料有機(jī)材料

第五頁，共十六頁，2022年，8月28日2.材料的物理性能與檢測

（見框圖1－1）

所以這門課實(shí)際上是一門近代物理實(shí)驗方法課。

要合理地利用材料、有效地控制材料的性能，就必了解材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，才能避免產(chǎn)生對材料有害的結(jié)構(gòu)，生成對性能有益的結(jié)構(gòu)，或是研究外界條件對材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響去開發(fā)性能。那么我們?nèi)绾瘟私獠牧蟽?nèi)部結(jié)構(gòu)呢？這就是本次課程要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。第六頁，共十六頁，2022年，8月28日3.近代物理檢測方法近代物理實(shí)驗方法總是伴隨著近代物理的重大發(fā)現(xiàn)而產(chǎn)生，它的發(fā)展基于人們對客觀世界的更深刻的認(rèn)識。隨著材料科學(xué)的進(jìn)一步的發(fā)展，人們已不滿足于對材料的一般宏觀認(rèn)識，而是要了解材料內(nèi)部的組成、結(jié)構(gòu)，甚至于每一個原子、每一個基團(tuán)的鍵合位置。大家對近代物理分析儀器并不陌生：如：（1）透視體檢（2）ＣＴ（Ｘ射線斷層掃描）（3）超聲波檢查探傷、體檢（4）紅外光譜分析成分分析、結(jié)構(gòu)分析第七頁，共十六頁，2022年，8月28日近代物理實(shí)驗領(lǐng)域的諾貝爾獎獲得者名單

及獲獎的研究領(lǐng)域第八頁，共十六頁，2022年，8月28日設(shè)備的特點(diǎn)：

(1)復(fù)雜、昂貴、多數(shù)使用者只能委托分析

(2)理論性強(qiáng)

(3)均有特定的應(yīng)用范圍

非專業(yè)使用者的學(xué)習(xí)要求：

(1)實(shí)驗方法可應(yīng)用于那些研究領(lǐng)域。

(1)如何制作樣品，儀器對樣品有何限制。

(3)對實(shí)驗結(jié)果的分析在本次課程學(xué)習(xí)的實(shí)驗方法：

(1)X－射線衍射儀（XRD）

(2)透射電鏡（TEM）

(3)掃描電鏡（SEM）

(4)X射線能譜儀（EDX）第九頁，共十六頁，2022年，8月28日4.近代物理實(shí)驗方法的共性

近代物理實(shí)驗方法起源于研究電子或者是光子與物質(zhì)的相互作用，研究電子、光子與物質(zhì)作用后所產(chǎn)生的信息就可分析物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)；如人看到物體。4.1電子、運(yùn)動電子與物質(zhì)的相互作用（1）電子的特點(diǎn)：

帶電、尺寸小、質(zhì)量輕、易穿透物質(zhì)

產(chǎn)生易、易加速至高能量因此，電子常常作為許多信號的激發(fā)源。

第十頁，共十六頁，2022年，8月28日（２）運(yùn)動電子與物質(zhì)的相互作用：高能電子與物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生許多物理現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都與物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)、性能直接相關(guān)。下圖為高能電子與物質(zhì)相互作用后的主要物理信息及其作用（圖1－2）：4.2光子光子的性能與作用：彈性散射→衍射→結(jié)構(gòu)分析非彈性散射→吸收→結(jié)構(gòu)分析與成份分析

第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日5.課程簡介第一部分X射線衍射分析技術(shù)主要內(nèi)容有X射線在晶體中衍射的基本原理、X射線衍射的基本實(shí)驗方法以及這些方法在材料研究中的應(yīng)用等等。第二部分電子顯微分析技術(shù)主要內(nèi)容包括透射電鏡、掃描電鏡、電子探針等顯微分析技術(shù)。其中以透射電鏡為主。

1、透射電子顯微學(xué)

2、掃描電子顯微學(xué)

3、X-射線顯微分析第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日6.教材及參考書：一、教材周玉、武高輝編著：《材料分析測試技術(shù)》

哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社二、參考書(1).李樹棠:《金屬X射線衍射與電子顯微分析技術(shù)》冶金工業(yè)出版社(2).B.D.Cullity:《ElementsofX-rDiffraction》

柯列迪著馮根源譯:《X射線金屬學(xué)》

中國工業(yè)出版社(3).許順生：《X射線金屬學(xué)》

上海科學(xué)技術(shù)出版社(4).范雄主編：《金屬X射線學(xué)》

機(jī)械工業(yè)出版社第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日作業(yè)

在校園網(wǎng)圖書館的中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫查找2－3篇與本專業(yè)有關(guān)的、采用近代物理化學(xué)分析方法的論文，寫一篇1000字的綜述論文。內(nèi)容要求：（1）所用分析方法、在文中得出得結(jié)論；（2）按作者、論文題目、期刊名稱、年、卷、期、頁碼列出所看參考文獻(xiàn)；（3）手寫在作業(yè)本上。查找方法：圖書館－數(shù)字資源－中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫－登錄－高級檢索－檢索詞－在中文摘要中檢索第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日(1)與電子組態(tài)、原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系近代物理實(shí)驗方法(2)與組成成分、組織結(jié)構(gòu)、制造工藝之間的關(guān)系檢測手段與材料性能進(jìn)行聯(lián)系圖1－1第十五頁，共十六頁，2022年，8月28日對物質(zhì)進(jìn)行相分析（XRD）對