参赛课件 材料分析测试方法

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1、材料分析测试方法1绪论本课程的特点：以分析仪器和实验技术为基础本课程的内容主要包括：X射线衍射仪、电子显微镜等分析仪器的结构与工作原理、及与此相关的材料微观组织结构和微区成分的分析方法原理及其应用本课程的意义在于：通过材料微观组织结构和微区成分分析，揭示材料组织结构与性能的关系，即组织是性能的内在根据，性能是组织的对外表现；确定材料加工工艺和组织结构的关系，以实现微观组织结构控制本课程的基本要求：了解常用的现代分析仪器的基本结构和工作原理；掌握常用的实验分析方法；能正确选用合适的分析方法解决实际工作中的问题2材料分析方法第3版获2002年全国普通

2、高等学校优秀教材一等奖主编哈尔滨工业大学周玉参编漆璿范雄宋晓平孟庆昌饶建存魏大庆主审刘文西崔约贤3本教材主要内容绪论第一篇材料X射线衍射分析---X射线衍射仪第一章X射线物理学基础第二章X射线衍射方向第三章X射线衍射强度第四章多晶体分析方法第五章物相分析及点阵参数精确测定第六章宏观残余应力的测定第七章多晶体织构的测定4本教材主要内容第二篇材料电子显微分析---电子显微镜第八章电子光学基础第九章透射电子显微镜第十章电子衍射第十一章晶体薄膜衍衬成像分析第十二章高分辨透射电子显微术第十三章扫描电子显微镜第十四章电子背散射衍射分析技术第十五章电子探针显微

3、分析第十六章其他显微分析方法5绪论一、材料的组织结构与性能1.组织结构与性能的关系微观组织结构决定性能（1）不同种类的材料性质不同，（2）同种材料经不同工艺处理后获得不同的组织，性能不同2.微观组织结构控制成分、结构、加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构进行精确表征是材料研究基本要求，也是实现性能控制前提。6二、显微组织结构的内容1.显微化学成分（不同相的成分、基体和析出相的成分、偏析等）ElementWt%At%AlK00.9801.83SiK36.4065.28MoL62.6232.

4、88能谱仪-定点分析绪论7二、显微组织结构的内容绪论2.晶体结构与晶体缺陷；3.晶粒大小与形态；4.相的成分、结构、形态、含量及分布；5.界面；6.位向关系；7.夹杂物；8.内应力82.化学分析给出平均成分，可以达到很高的精度；实际上，材料中的成分分布存在不均匀性，导致微观组织结构的不均匀性，进而造成材料微观区域性能的不均匀性，对材料的宏观性能产生影响。不能给出所含元素的分布绪论合金元素NiCoMoTiAlCrFe含量17.829.264.850.720.220.57余量3J33马氏体时效钢化学成分(wt%)三、传统分析方法的局限性1.光学显微镜

5、（OM）----表面形态观察分辨本领低（约200nm）、放大倍率低（约1000倍）9四、X射线衍射与电子显微镜1.X射线衍射（XRD,X-RayDiffraction）XRD是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的相组成、晶体结构、晶格参数、晶体缺陷（位错等）、不同结构相的含量以及内应力的方法。图2锆英石为主晶相的X射线谱t-ZrO2ZrSiO4绪论10四、X射线衍射与电子显微镜1.X射线衍射（XRD,X-RayDiffraction）局限性：1）不能把形貌观察与晶体结构分析同位地结合（统计信息）2）X射线聚焦困难，分析的最小区域为毫米数量级2

6、.电子显微镜（EM,ElectronMicroscope）利用高能电子束作光源，用磁场作透镜制造的具有高分辨率和高放大倍时的电子光学显微镜1）透射电子显微镜（TEM,TransmissionElectronMicroscope）2）扫描电子显微镜（SEM，ScanningElectronMicroscope）3）电子探针显微分析（EPMA,ElectronprobeMicro-Analysis）绪论11采用透过薄膜样品的电子束成像，显示样品内部的组织形态和结构，微区组织和晶体结构同时鉴定。分辨率：10-1nm，放大倍数：106绪论透射电镜-TEM

7、透镜片状马氏体及孪晶亚结构非晶单晶多晶12电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像SEM常用来观察样品表面形貌（断口形貌等）分辨率：1nm，放大倍数：2×105绪论扫描电镜-SEM13绪论扫描电镜-SEM14聚焦得很细的电子束打在样品的微观区域，激发出样品该区域的特征X射线，分析其X射线的波长和强度确定样品微观区域的化学成分(定性和定量分析)。观察微观形貌同时对该微观区域进行化学成分同位分析绪论电子探针-EPMA15第一篇材料X射线衍射分析第一章X射线物理学基础第二章X射线衍射方向第三章X射线衍射强度第四章多晶体分析方法第五章物相分

8、析及点阵参数精确测定第六章宏观残余应力的测定第七章多晶体织构的测定161895年德国物理学家伦琴发现了X射线，研究其产生、传播和穿透力等