现代材料分析测试技术第一章绪论ppt课件.ppt

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1、现代材料分析测试技术1材料篇2绪论目的与要求使用/效能合成/加工成分/结构性能材料科学与工程是研究其成分/结构、制备/加工、性能、使用性能及其关系的科学。3材料科学与工程的定义（国际公认）是：研究有关材料成份/结构、制备/合成、性能/组织和使用效能及其关系的科学技术与生产。对材料四要素的认识和理解，要有动态的观念，材料科学与工程四个基本要素的说明和控制应放在更高、更深的层次，即分子、原子尺度来阐释和控制。材料的结构与成分应更着重于包括分子、原子的类型及所观察尺度范围（纳米、介观、微观、宏观）内分子、原子的排列组合。使原子（原子团），分子

2、可得到特定排列组合的合成与加工；由不同原子（原子团）、分子及其排列组合所得到的使材料具有值得研究和使用的性能；考虑经济和社会效益的材料使用服役实际条件及其有效性的度量。四要素是一个整体，内部有机联系是其核心与活力所在。使用/效能合成/加工成分/结构性能4“四要素”基本内涵（1）材料的成分、组成与结构●从电子、原子尺度到宏观尺度成分与分布●结构无限变化导演材料复杂性能●成分与结构表征●分析与建模技术5煤炭、金属、水泥、陶瓷等等（1）成分、组成与结构成分设计“四要素”基本内涵6组织设计（1）成分、组成与结构“四要素”基本内涵7复合设计（1）

3、成分、组成与结构“四要素”基本内涵8（2）合成与加工所有尺度上原子、分子及分子团对结构的控制新结构转化为材料与结构的演化过程宏观加工引发的微观结构变化与“意外”现象决定工业生产效率与竞争力“四要素”基本内涵9（3）性质●材料对外界刺激的整体响应●各种尺度上的性能测试与分析●导向所需综合性能的设计“四要素”基本内涵10（4）使用行为●材料固有性质与构件功能、能力相结合●使用中材料固有性质变化、预测与改善●环境中固有性能变化与预测“四要素”基本内涵11时效行为组织稳定性蠕变变形老化辐照脆化疲劳行为弯曲疲劳接触疲劳拉压疲劳振动疲劳腐蚀行为环境腐

4、蚀应力腐蚀氢脆复合环境行为腐蚀+疲劳疲劳+蠕变“四要素”基本内涵12控性控构控形力学性能物理性能化学性能近终形表面完整性尺寸精度宏观组织（晶粒形态与尺寸）微观组织（亚晶界、枝晶间距、次生相）强化相的形态、尺寸及分布多相合金的相结构组织均匀性成分均匀性（宏观与微观偏析）组织致密性夹杂、气孔等应力、变形、开裂等晶体结构缺陷（点缺陷、位错、孪晶等）非晶、微晶、纳米晶及非平衡晶设计（成分结构）合成材料科学与工程加工服役使用1314成份/价键、非晶/结晶、微结构力学性能物理性能分析方法(XRD,TEM,SEM,ED

5、S…)分子结构、非晶/结晶、织态力学性能物理性能分析方法(FTIR,NMR,TEM…)高分子材料无机非金属材料成份/价键、结晶/非晶、组织力学性能物理性能分析方法(XRD,TEM,SEM,EDS…)金属材料结构共性知识性能共性理论测试分析共性方法材料科学基础材料力学性能材料研究方法材料物理性能绪论1415材料科学基础材料力学性能材料研究方法材料物理性能有限元人工神经网络计算相图晶体结构精饰现代计算机技术材料研究计算机应用绪论1516有限元基础人工神经网络基础谱图解析晶体结构精饰材料研究计算机应用EDSNMRFTIRXRDTEMSEMAFM

6、结构基础拉伸弯曲冲击扭转压缩硬度疲劳粘弹量子力学介电光学传热磁性材料力学性能材料物理性能材料科学基础材料现代研究方法成份/价键、分子结构、晶态、组织结构、织态结构热学、电学、磁学、光学强度、塑性、韧性、硬度、疲劳、磨损学习内容核心内容结构与结构演变力学性能物理性能416分析测试技术篇1718结构决定性能是自然界永恒的规律“相”(phase)在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分成分和结构完全相同的部分才称为同一个相1819材料的微观组织结构形貌相分布、形状、大小、数量等。结构相的原子排列情况表征；组成相之间的关系缺陷晶体缺陷表面状态

7、成分相的成分、界面成分及其分布材料分析检测技术是关于材料成分、物相结构、微观形貌和晶体缺陷等的现代分析、检测技术及其有关理论知识的科学。1920检测分析分析仪器分析过程信号发生信号发生器产生分析信号信号检测检测器测量信号信号处理信号处理器放大、运算、比较信号读出读出装置记录、显示检测信号与材料的特征关系20材料分析的基本原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。材料的微观组织结构2122基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种物理

8、效应所建立的各种分析方法已成为材料分析检测的重要组成部分，大体可分为：光谱分析、电子能谱分析、衍射分析及电子显微分析、热分析、核磁共振分析、色谱分析、质谱分析、电化学分析材料的微观组织结构22