《材料现代测试分析技术》研究生用.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料当代测试分析技术,1/19,序言,材料科学研究材料成份、组织、结构与性能之间关系（新观念认为还包含应力）。材料宏观性能由其微观组织结构决定，要搞清材料微观组织结构如化学成份、元素分析、组成相形貌、晶体结构、组成相之间取向关系、界面关系以及晶体缺点类型及密度等等，仅凭传统测试伎俩，对这些是无能为力，必须依靠不停迅猛发展当代测试分析伎俩，才能一步步深入揭示材料内部微观世界，了解材料本质。,2/19,当代材料科学主要依赖于对材料性能与其成份及其显微组织结构关系了解。对材料性能各种测试技术，对材料组织从宏观到微观不一样层次表征技术组成了材料科学与工程一个主要部分，也是联络材料设计与制造工艺取得含有满意使用性能材料之间桥梁。,3/19,材料试验评价技术在新材料研究开发体系中作用见下列图。,4/19,本课程不介绍材料性能测试技术，主要介绍材料显微组织表征方面内容，包含组织形貌观察，晶体结构确实定，化学成份分析，分析方法可按观察形貌显微镜，测定结构衍射仪，分析成份各种谱仪分类。,本课程介绍显微组织表征当代测试分析伎俩、设备、方法及原理。,5/19,（1）形貌观察,光学显微术及金相学,是在,m,尺度观察材料很普及方法。,扫描电镜与透射电镜,是在亚微米甚至纳米以下层次观察材料，扫描电镜在材料断口形貌分析很有作用，早期扫描电镜分辨率比透射电镜低12个数量级，现已提升至0.7nm；,透射电镜试样制备较复杂，但在研究材料缺点及其相互作用、微小第二相质点形貌与分布，利用高分辨点阵象直接显示材料中原子（或原子集团）排列情况等方面都十分有用。,6/19,场离子显微镜,利用探针尖端表面原子层轮廓边缘电场不一样，借助惰性气体离子轰击荧光屏可得到针尖正面原子排布投影象，可达0.20.3nm分辨率。可直接显示晶界或位错露头处原子排列及气体原子在表面吸附行为。,扫描隧道显微镜,借助一根针尖与试样表面间隧道效应电流调控，针尖在表面作x,y方向扫描同时，在保持隧道效应电流恒定电路控制下，针尖将依表面原子起伏而在z方向上下游动。这种移动经电信号放大并由计算机进行图像处理，可得到表面原子分布图像。其纵、横向分辨率分别为0.05、0.2nm。,7/19,（2）结构测定,X射线衍射,，,包含德拜粉末摄影相分析，高温、常温、低温衍射仪，背反射和透射劳厄摄影，测定单晶结构四联衍射仪，织构极图测定。从x射线衍射图几何分布可确定材料点阵，从衍射强度可反推出晶体单胞内各原子位置。X射线衍射提供晶体样品相关晶体结构资料。,电子衍射,，,尤其适合用于测定微细晶体或材料亚微米尺度结构。在TEM中进行电子衍射除了结合形貌观察以判别微细物相有力条件外，还可进行结构直接观察（称原子象观察）。电子透镜在后焦面上显现晶体衍射图，在象平面上展现晶体点阵象。,8/19,中子衍射,，,（中子受物质中原子核散射，轻重原子对中子散射能力差异比较小），有利于测定轻原子位置。如液N温区新型超导体超导临界温度与晶体结构中氧原子空位有一定关系，中子衍射可提升较多信息。,9/19,（3）化学成份分析,除传统化学分析技术，还包含质谱，紫外，可见光，红外光谱分析，气、液相色谱，光发射与吸收谱，X射线荧光分析谱，俄歇与X射线光电子谱，二次离子质谱，电子探针，原子探针，激光探针。,另一类谱仪是基于材料受激发发射谱，专为研究晶体缺点附近原子排列状态而设计，如核磁共振谱仪，电子自旋共振谱仪，穆斯堡尔谱仪等，分析材料中微观缺点（空位、杂质、位错、层错）较有利。,10/19,有两个分析系统使用显得日益主要：,一是以俄歇电子谱仪为关键包含低能电子衍射，低能离子散射谱仪，及X射线光电子谱仪,表面分析系统,。确定表面几个原子层结构与成份。,一是装备有微区X射线能量色散谱仪及电子能量损失谱仪,分析电子显微镜,。其中与元素特征相关谱线可进行材料组分定性及定量测量，谱线特征吸收边高能一侧出现复杂形状提供元素在材料中近邻结构状态及化学态信息。再加上TEM原有放大及衍射功效，在nm尺度上全方面提供材料成份、结构、形貌信息。,11/19,（4）形貌、结构、成份综合研究,材料检测评价技术按辐射源分类示意图,12/19,各种方法适用层次上，首先需要知道要探测组织尺度，另首先需要知道各种分析方法本身具备能力。,13/19,材料中组织尺度与检测仪器分辨极限对比图,14/19,按形貌观察、元素分析及结构测定，相关材料显微组织表征技术在深度及横向方面提供空间分辨率示意图。,15/19,16/19,17/19,本课程内容：,1、衍射分析,2、电子显微分析,3、光谱、能谱分析,4、其它分析方法,18/19,参考教材,材料当代分析方法左演声主编,北京工业大学出版社,材料近代分析测试方法常铁军主编,哈工大出版社,材料分析测试技术周玉主编 哈工大出版社,金属电子显微分析陈世朴主编 机械工业出版社,金属X射线学范雄主编 机械工业出版社,19/19,