材料研究分析方法1-宝石课件

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1、材料研究方法一、材料研究的意义和内容材料科学的主要任务是研究材料研究的内容：组成结构性能第一章绪论材料设计材料的性能决定于：组成结构材料的结构又取决于：材料的制备工艺材料的使用条件制备工艺对材料结构性能的影响举例：金属：浇铸、轧制聚合物：PU橡胶、纤维、塑料、涂料等无机材料：水泥浆体的养护。重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关宏观性能微观结构材料科学二要素关系示意图抗压强度重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关组成与结构性能合成与工艺制备材料科学三要素关系示意图韧性PVC/EVAc接枝共聚物滚压7.5min滚压15min滚压2

2、0min性能合成与工艺制备使用效能组成与结构材料科学四要素关系示意图重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关使用效能环境协调性组成与结构性能合成与工艺制备材料科学五要素关系示意图探明关系指导工艺（制备或生产）开发材料优化材料重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关材料研究方法定义广义：包括技术路线实验技术数据分析狭义：某一种测试方法，如：X射线衍射方法电子显微术红外光谱分析核磁共振分析等实验数据获取和分析二、材料结构和研究方法的分类材料的组成和结构的测试方法有多种，应根据不同的应用场合选择。其中显微术的选择又与材料的结构及层次有关。

3、1、材料结构及其层次所谓结构，是指材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。材料的结构从存在形式来讲，无非是晶体结构、非晶体结构、孔结构及它们不同形式且错综复杂的组合或复合。从尺度上讲，又分为微观结构、亚微观结构、显微结构和宏观结构等四个不同的层次。材料结构的层次（按照观察用具或设备的分辨能力来划分）宏观结构显微结构亚微观结构微观结构肉眼的分辨率光学显微镜的分辨率普通扫描电子显微镜的分辨率结构测定材料结构的层次：结构层次物体尺寸研究对象研究方法宏观结构>100m大晶粒、颗粒集团肉眼、放大镜显微结构0.2-100m多晶集团显微镜亚

4、显微结构10-200nm微晶集团扫描电镜微观结构<10nm晶格点阵扫描隧道电镜材料结构的类型：聚集态结构气、液、固。固态中有晶态和非晶态。物相结构：混合物、晶态、非晶态显微结构：取向空间位置分布：多组分、多相材料的均匀性分子与晶体结构基团结构分子结构：相对分子量、相对分子质量分布、支化度、交联度晶体结构构型与构象电子结构“构造”是用来描述构成材料的组成矿物在空间分布排列关系；“织构”则是指组成矿物在空间做定向排列，使物质具有特种性能的一类特殊的显微结构；“细微结构”是矿物晶体颗粒自身的各项结构特征；“形貌”是指组成相的形状、大小和分布。2、

5、研究方法的种类（1）非图像分析法衍射法：中子衍射法电子衍射法X射线衍射法（2）图像分析法：显微术：原子力显微术扫描隧道显微术场离子显微术等。光学显微分析偏光显微镜热分析差热分析差示扫描量热分析热机械分析热重分析FTIRUVRamanNMRX射线衍射分析扫描电镜电子探针透射电镜