第7章-哈工大-第三版-材料分析测试-周玉
第7章-哈工大-第三版-材料分析测试-周玉讲解
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图7-12 多晶铝的衍射图 a) 铝粉 b) 冷轧铝板
第二节 织构的种类和表示方法
一、极图 织构可用极图、反极图和取向分布函数3种方法表示，极 图常用于描述板织构 多晶体中某晶面001法向，在空间分布的极射赤面投影图称 001极图， 板织构取轧面为宏 观坐标面的投影面，而丝织构取 与丝轴平行或垂直的平面 图7-10是轧制纯铝板以轧面为投 影面的极图，用不同级别的等密 度线表示极点密度的分布
2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2
与点
阵常数无关，标准投影图对于不同点阵常数的立方晶体普 遍适用；因立方晶系同名的晶面和晶向垂直，其标准投影 图同时可用于晶面和晶向 非立方晶系的晶面间夹角与点阵常数有关，故无法制作普 遍适用的标准衍射图 12
第一节 极射赤面投影法
三、单晶体的标准投影图 图7-9为立方晶系标准投影图，落在同一大圆弧和直线上的极 点对应的晶面法线在同一平面上， 此平面的法线为这些晶面 的交线。相交于同一直线的晶面属于同一晶带， 其交线称为 晶带轴，用[uvw]表示，晶面指数(hkl)和[uvw]满足晶带定律
图7-7 极点绕倾斜轴转动
10
第一节 极射赤面投影法
二、乌氏网 5) 投影面的转换 在乌氏网上将极点绕确定轴转动到新位置
如图7-8， K、P、Q是以 O 为
投影面的极点， 将K转到投影 面基圆中心， P、Q 随之作相 同的转动，沿其各自的纬线到 达新位置 P1、Q1，这就是 P、
Q点以K为新投影面的位置
h : k : l a sin cos : b sin sin : c cos
冷压磷钢 板的ODF截面图
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第三节 丝织构指数的测定
材料现代分析测试方法
材料现代分析方法深圳大学材料学院主讲:李均钦材料现代分析方法主要参考书:1. 周玉主编，材料分析方法，哈工大出版社2007年版。
2. 黄新民、解挺编，材料分析测试方法，国防工业出版社2006年版。
3. 王富耻主编材料现代分析测试方法，北京理工大学出版社2006年版。
4. 梁敬魁编，粉末衍射法测定晶体结构，科学出版社2003年版。
绪论能源人类文明的三大支柱｛｛信息材料结构材料功能材料材料：用以制造有用构件、器件或其它物品的物质结构材料: 耐高温、耐高压、高强度材料等功能材料: 磁性材料、半导体材料、超导体材料化学成分材料的性能主要取决于｛结构组织形态为了了解所获材料的化学组成、物相组成、结构、组织形态及各种研究技术对材料性能的影响，需要采用相应的分析表征方法。
材料现代分析方法是一门技术性实验方法性的课程。
绪论材料现代分析测试方法的含义：广义：技术路线、实验技术、数据分析狭义：测试组成和结构的仪器方法如：X射线衍射分析电子显微分析表面分析热分析光谱分析（光谱和色谱－高分子方向单独开）绪论化学成分材料的性能主要取决于｛结构组织形态本课程主要介绍研究材料化学组成、物相组成、结构、组织形态的现代分析方法。
本课程的内容主要有：1、X射线粉末衍射分析（XRD：X-ray diffraction）主要用于物相分析和晶体结构的测定。
它所获取的所有信息都基于材料的结构。
绪论本课程的内容主要有：1、X射线粉末衍射分析（XRD：X-ray diffraction）主要用于物相分析和晶体结构的测定。
它所获取的所有信息都基于材料的结构。
绪论本课程的内容主要有：2、透射电子显微镜（TEM）（transition electron microscope）电子束透过薄膜样品，用于观察样品的形态，通过电子衍射测定材料的结构，从而确定材料的物相。
分辨率：0.34nm● 加速电压：75kV－200kV；放大倍数：25万倍● 能谱仪：EDAX －9100；扫描附件：S7010 透射电镜绪论本课程的内容主要有：3）扫描电子显微镜（SEM）电子束在样品表面扫描，用于观察样品的形貌（具有立体感）；通过电子束激发样品的特征X射线获取样品的成分信息。
第5章-哈工大-第三版-材料分析测试-周玉
Rad. CuK1 1.540598 Filter Ge Mono. D-sp Guinier Cut off 3.9 Int. Densitometer I / Icor . 3.44 Ref. Wang, P. Shanghai Inst. Of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, china, ICDD Grant-in-Aid, (1994)
Ij = C wj
(5-3)
其中C为新比例系数。如果试样为纯 j 相，则wj = 100% =1，
用(Ij)0表示纯 j 相某衍射线强度，因此可得
Ij (I j )0
Cwj C
wj
(5-4)
13
第二节 定量分析
一、单线条法 式(5-4)表明，混合样品中j 相某衍射线与纯 j 相同一衍射
线强度之比，等于 j 相的质量分数 定量分析时： 纯样品和被测样品要在相同的实验条件进行测定 一般选用最强线 用步进扫描得到整个衍射峰，扣除背底后测量积分强度 单线条法比较简单，但准确性稍差，且仅能用于各相吸收系 数相同的混合物。绘制定标曲线可提高测量的可靠性，定标 曲线法也可用于吸收系数不同的两相混合物的定量分析
JCPDF/ICDD 4) 1992 年后的卡片统一由ICDD出版，至 1997年已有卡片47
组，包括有机、无机物相约67,000个 图5-1为1996年出版的第46组PDF(ICDD)卡片，卡片中各栏 的内容见图5-2的说明
4
第一节 定性分析
一、粉末衍射卡片(PDF)
46-394
SmAlO3 Aluminum Samarium Oxide
的X射线衍射分析
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哈工大博士研究生考试科目参考书目录
哈尔滨工业大学博士生入学考试科目参考书目录EDA技术[2217]半导体器件物理[2218]微波技术曼着；《小波分析与分数傅里叶变换及应用》，国防工业岀版社，冉启文，谭立英着；《分数傅里叶光学导论》，科学出版社，冉启文，谭立英着；[2216]《超大规模集成电路设计方法学导论》，清华大学岀版社，杨之廉；《数字专用集成电路的设计与验证》杨宗凯黄建杜旭编着电子工业出版社；《数字集成电路——电路、系统与设计（第二版）» Jan M. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic ，周润德等译，电子工业岀版社； [2217]《半导体器件物理》，科学岀版社，王家骅；《现代半导体器件物理》，科学出版社， [2218]《微波技术》，哈工大岀版社，2006年版，吴群主编；《微波工程技术》，吴群主编，哈工大岀版社，2008年修订版。
025化工学院[2071]高分子化学与物理[2072]物理化学[2073]高等生物化学[2071]《高聚物的结构与性能》，科学岀版社，马德柱、何平笙；[2072]《物理化学》（上册，下册），高等教育出版社，南京大学物理化学教研室，傅献彩，沈文霞，姚天扬编；[2073]《生物化学》，清华大学岀版社，王希成。
027市政环境工程学院[2271]高等流体力学[2272]污染控制微生物学[2273]水分析化学[2274]水力学[2275]微生物学[2276]生物化学[2277]高等传热[2278]物理化学[2279]化工原理[2271]《流体力学基础》（上、下册），机械岀版社1982，潘文全主编；《流体力学》（第二版）上、下册、2000，高等教育岀版社，周光垧等编着；[2272]《污染控制微生物学》（第三版），哈工大岀版社2004 （2007.2重印），任南琪马放等编着；《环境污染防治中的生物技术》，北京化学工业出版社 2004，任南琪李建政主编；《环境工程微生物学》，北京化学工业出版社2004，李建政主编；[2273]《水分析化学》（第三版），中国建筑工业出版社，黄君礼[2274]《水力学》（上、下册），高等教育岀版社1995董曾南主编；《流体力学》（第二版）上、下册、2000，高等教育岀版社，周光垧等编着；[2275]《微生物学教程》（第2版），高等教育岀版社2002，周德瑞，《环境污染防治中的生物技术》，化学工业岀版社2004，任南琪，李建政主编；《污染控制微生物生态学》，哈尔滨工业大学出版社2005，李建政任南琪主编； [2276]《生物化学》（第三版）上、下册，高等教育出版社，王镜岩等；[2277]《高等传热学》（第二版），上海交通大学出版社，2004，杨强生等编着；，《工程传热传质学》，航空工业岀版社，1989，朱谷君主编；《工程传热传质学（上册）》，科学岀版社，1998，王补宣着；，《传热与传质分析》，科学岀版社， 1983，等着，航青译；《对流传热传质分析》，西安交通大学岀版社，1991，王启杰；《热传导理论》，高等教育出版社，1992，张洪济；《对流传热与传质》第四版中文版，高等教育岀版社，2007，凯斯等编着，赵镇南译；《对流换热》，高等教育出版社，1995，任泽霈。
材料分析方法 第3版 教学课件 ppt 作者 周玉 部分课后习题答案 部分课后习题答案
第一章X射线物理学基础2、若X射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X光管是Cu靶，故选择Ni为滤片材料。
查表得：μmα＝49.03cm2／g，μmβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t6、欲用Mo靶X射线管激发Cu的荧光X射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。
⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K电子，当外层电子来填充K空位时，将向外辐射K系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
或二次荧光。
⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K电子从无穷远移至K层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K系的吸收限。
材料分析方法 周玉主编 绪论
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2.化学分析
功能：分析试样的平均化学成分。 缺点：不能分析微区成分。 而往往微区成分会造成微观结构的不均匀 性，导致微观区域性能的不均匀性，这种不均 匀性对材料的宏观性能有很重要的影响作用。
• 4 宏观结构：人眼（或借助放大镜）可分
纯铁的室温平衡组织
铁素体
45钢的室温平衡组织 铁素体+珠 光体 T8钢的室温平衡组织 珠光体
• 五 研究方法的种类 • 图像分析方法 • • • •
光学显微镜 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 场离子显微镜 原子力显微镜 扫描隧道显微镜
• X射线衍射 • 衍射法 电子衍射 • 中子衍射 • 非图像分析方法 光谱分析 • 能谱分析 • 成分谱分析 热谱分析 • 色谱分析
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七.本课程主要学习的分析方法 1：X射线衍射
功能：主要用来鉴定物相结构，分析晶体 结构，晶格参数（点阵常数，不同结构相的含 量及内 应力的方法。 这种方法主要利用X—ray在晶体中的衍射 花样不同，通过分析衍射花样来确定晶体结构。 貌.
不足：X—ray衍射不能直观地观察测试形
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2：电子显微镜 电子显微镜与光学显微镜最根本的区别用 高能电子束来作光源，用磁场作透镜（磁透镜） 对电子来进行聚焦放大等，因而放大倍数和分辨 率远高于光学显微镜（可见光、玻璃透镜）。 1）透射电子显微镜（TEM） TEM是用电子束透过薄膜样品成像（薄膜样品 的厚度在5～500nm之间）。 功能： a.组织形貌及微观结构观察，比如位错、孪晶 等都可在透射电镜下观察到（光镜做不到）。 b.晶体结构鉴定（同位分析），通过电子衍射 花样分析材料晶体结构。 放大倍数——106倍，分辨率----10-1nm
第1章绪论材料分析方法哈工大
第二节 X射线的产生及X射线谱
连续X射线和特征X射线
图1-2 X射线管结构示意图
图1-2所示的X射线管是产生 X射线的装置
主要由阴极 (W灯丝) 和用 (Cu, Cr,Fe,Mo) 等纯金属制 成的阳极(靶)组成
阴极通电加热，在阴、阳 极之间加以直流高压 (约数 万伏)
阴极发射的大量电子高速飞 向阳极，与阳极碰撞产生X 射线
绪论
2. 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
10
绪论
四、X射线衍射与电子显微镜
1. X射线衍射（XRD, X-Ray Diffraction） 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。
材料分析方法
第3版
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
获2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖
1
本教材主要内容
绪论 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
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第二节 X射线的产生及X射线谱
一、连续X射线谱 强度随波长连续变化的谱线称连续X射线谱，见图1-3
图1-3 管电压、管电流和阳极靶原子序数对连续谱的影响 a) 管电压的影响 b) 管电流的影响 c)阳极靶原子序数的影响 29
第1章.绪论-哈工大-第三版-材料分析测试-周玉
谱线的激发电压见表1-1
18
第二节 X射线的产生及X射线谱
二、特征(标识)X射线谱
表1-1 几种阳极靶材及其特征谱参数
靶 材
Z
K系列特征谱波长/0.1nm
K1
K2
K
K
K 吸收限 UK K/0.1nm /kV
U适宜 /kV
20
第三节 X射线与物质的相互作用
一、衰减规律和吸收系数
如图1-6，强度为I0的X射线照射厚度为t的均匀物质上， 穿过深度为x处的dx厚度时的强度衰减量dIx/Ix与dx成正比，
dI x Ix
l
dx
(1-11)
式中，l 是常数，称线吸收系数
I I0 elt
(1-12)
图1-6 X射线通过物质 后的衰减
I I 0emt I 0emm
(1-14)
图1-7 X射线强度随透入 深度的变化
m为单位面积厚度为 t 的体积中物质
的质量。因此 ，m 的物理意义是X射
线通过单位面积单位质量物质的强度 衰减量 它避开了密度的影响，可以作为反映 物质本身对X射线吸收性质的物理量
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第三节 X射线与物质的相互作用
材料分析方法
第3版
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
获2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖
1
本教材主要内容
绪论 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
哈工大材料学院硕士研究生招生复试指导
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院2012\2013年硕士研究生招生复试指导根据教育部关于加强硕士研究生招生复试工作的指导意见及学校有关要求，硕士研究生入学考试初试合格的考生和推免生均需参加复试，材料科学与工程学科2011年硕士研究生招生复试指导确定如下：复试比例及主要内容，Ⅰ复试由笔试和面试两部分组成，外国语听力考试在面试中进行。
复试的总成绩为280分，其中笔试200分，面试80分。
Ⅱ复试笔试科目（一）报考080501材料物理与化学学科的考生以下共有六套考题供考生选择。
参加复试的考生须从六套题中任选两套考题回答。
每套题100分，共200分。
第一套题：材料X射线与电子显微分析一、X射线物理基础1. 连续X射线2. 特征X射线3. X射线与物质相互作用（包含相干散射、非相干散射、光电子、X射线荧光及俄歇电子）二、X射线衍射方向1. 布拉格方程的推导2. 布拉格方程的讨论（包含反射级数、干涉指数、消光等）三、X射线衍射强度1．原子散射因子2．结构因子（包括含义、推导及如何用结构因子推导晶体消光规律）3．多晶体X射线衍射强度影响因素四、电子光学基础与透射电子显微镜：1. 电磁透镜的像差种类、消除或减少像差的方法；2. 透射电子显微镜结构、成像原理五、电子衍射：1. 爱瓦尔德球图解法2. 晶带定理与零层倒易面3. 电子衍射基本公式参考书目：周玉、武高辉编著，《材料X射线与电子显微分析》，哈尔滨工业大学出版社。
第二套题热力学一、热力学基本规律1．物态方程2．热力学第一定律3．热容量和焓4．热力学第二定律5．熵和热力学基本方程6．熵增加原理的简单应用7．自由能和吉布斯函数二、均匀物质的热力学性质1．麦克斯韦关系及其简单应用2．特性函数3．平衡辐射热力学4．磁介质热力学三、单元系的相变1．热动平衡判据2. 单元系的复相平衡条件3．单元复相系的平衡性质四、多元系的复相平衡和化学性质1．多元系的热力学函数和热力学方程2．多元系的复相平衡条件3．吉布斯相律参考书目：汪志诚，《热力学·统计物理（第二版）》，高等教育出版社。
材料分析方法 哈尔滨工业大学 周玉 电子探针
§11.1 电子探针结构与工作原理 -----能谱仪(EDS)
1.工作原理
锂漂移硅检测器能谱仪框图
能谱仪
锂漂移硅检测器： Si(Li)或 Ge(Li) 原理： Li补偿P型中受主杂质， 使原PN结中的耗尽已扩大， 形成稳定中间层。X光子作用 下，原子电离产生电子/空穴 对 .一个光子(E)产生的电子/ X Ray 空穴对(ε )N=E/ ε .入射光 子E---N---电流脉冲高度--放大并转化成电压脉冲---多 道分析器把相同高度脉冲累 加计数强度CPS
1.精确强度比Ki-----消除“谱仪效应”
在完全相同条件下,如电子束加速电压、束流、 2θ等,以待测纯元素为标样,分别对标样、待测样 品测量,因为是同一元素,λ相同,由2dsinθ = λ 得 θ 相同 纯元素Y 样品中Y元素
CY 0 I Y 0
CY IY KY 则 CY 0 I Y 0
屏蔽常数2????????zkh21z????即ll系常用kk系35??z35??z精品文档111电子探针结构与工作原理电子探针结构精品文档?电子探针仪与sem镜筒大致相同仅接收物理信号有区别现一般在sem上加装特征x射线探测附件可对同一区进行组织成分分析
第二篇 电子显微分析
第十一章 电子探针显微分析
R
分光晶体
直进式波谱仪
2.分析方法
上式中,当d、R一定时,分光晶体沿直线AB运动, 使L由大到小变化,便可测出照射区的特征X射线 波长、强度----荧光屏显示 I 谱线-----元素组 成.
合金钢定点分析谱线
3.结构
1)分光晶体 波谱仪不能很大 ,L 有限 (L=10-30cm). 当 L=1030cm,R=20cm 时 , θ=15—650. 由知 , 仅用一分 光晶体只能测有限波长范围 , 即有限元素分析 . 要分析Z=4—92,需使用不同d的分光晶体,常用 弯曲分光晶体见表14-1. 2)X射线探测器: 与X射线衍射仪相同的正比、闪 烁计数管. 3)X射线计数和记录系统 探测器-----信号放大-----多道分析、计数----记录 (XY记录仪、打印、荧光屏)--- I 谱线
材料分析测试技术---教学大纲
《材料分析测试技术》课程教学大纲课程代码：050232004课程英文名称： Materials Analysis Methods课程总学时：24 讲课：20 实验4适用专业：材料成型及控制工程大纲编写（修订）时间：2017.07一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标材料分析测试技术是高等学校材料加工类专业开设的一门培养学生掌握材料现代分析测试方法的专业基础课，主要讲授X射线衍射、电子显微分析的基本知识、基本理论和基本方法，在材料加工类专业培养计划中，它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。
本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，着重培养学生运用所学知识解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1. 掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析的基本理论；2. 掌握材料组成、晶体结构、显微结构等的分析测试方法与技术；3. 具备根据材料的性质等信息确定分析手段的初步能力；4. 具备对检测结果进行标定和分析解释的初步能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握晶体几何学、X射线衍射以及电子显微分析方面的一般知识，了解X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜的工作原理以及适用范围。
2.基本理论和方法：掌握晶体几何学理论知识（晶体点阵、晶面、晶向、晶面夹角、晶带）；掌握特征X射线的产生机理以及X射线与物质的相互作用；掌握X射线衍射理论基础—布拉格定律；掌握多晶衍射图像的形成机理；了解影响X射线衍射强度各个因子，了解结构因子计算以及系统消光规律；了解点阵常数的精确测定方法；了解宏观应力的测定原理及方法；掌握物相定性、定量分析原理及方法；了解利用倒易点阵与厄瓦尔德图解法分析衍射现象；了解电子衍射的基本理论以及单晶体电子衍射花样的标定方法；掌握表面形貌衬度和原子序数衬度的原理及应用；掌握能谱、波谱分析原理及方法。
材料分析导论
品用量少(10-10 g)等优点。
➢ X光谱的光子可以从很深的样品内部(500 nm-5 m)出射，
因此它不仅是表面成分的反映，还包含样品内部的信息， 反映的成分更加综合全面。
精选ppt
31
X光谱的分析仪器分为能谱仪和波谱仪两种：
能谱仪优点： ➢ 采谱速度快; ➢ 灵敏度高，可比波谱仪高一个数量级; ➢ 结构紧凑，稳定性好，适合于粗糙表面的分析工作。 能谱仪弱点： ➢ 探头的能量分辨率低(130 eV)，谱线的重叠现象严重； ➢探头窗口对低能射线吸收严重，使轻元素的分析有相当大困 难； ➢探头直接对着样品，杂散信号干扰严重，定量分析精度差。
精选ppt
20
电子显微镜（EM，Electron Microscope）
EM使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数的电子光学显微镜
扫描电子显微镜（SEM，Scanning Electron Microscope） SEM是利用电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表 面特征的信号成像的。最常用来观察样品表面形貌（断 口等）。场发射扫描电子显微镜的分辨率可达到1nm， 放大倍数可达到15-20万倍，还可以观察样品表面的成 分分布情况。
普通扫描电子显微镜 的分辨率
精选ppt
14
三种组织分析手段的比较
表面形貌分析技术经历了光学显微镜(OM)、电 子显微镜(SEM)、扫描探针显微镜(SPM)的发展 过程，现在已经可以直接观测到原子的图像。
光学显微镜
分辨率
1000 0 10
扫描探针显微镜 扫描电子显微镜
1000 1
100 10
1
0.1 0.01 0.001
材料分析方法第3版教学配套课件周玉第6章.pdf
4) 将M和K代入式(6-13)计算残余应力 要确定和改变衍射晶面的方位，需利用某种衍射几何方式实
现。目前残余应力多在衍射仪或应力仪上测量，常用的衍射 几何方式有两种，同倾法和侧倾法
18
第三节 宏观应力测定方法
一、同倾法
同倾法的衍射几何特点是测量方向平面和扫描平面相重
图6-3 第Ⅱ类内应力的产生
8
第一节 物体内应力的产生与分类
五、内应力的检测 残余应力是一种弹性应力，它与构件的疲劳性能、耐应
力腐蚀能力和尺寸稳定性等密切相关，残余应力检测对于工 艺控制、失效分析等具有重要意义，主要方法有 1) 应力松弛法 即用钻孔、开槽或薄层等方法使应力松驰，用
电阻应变片测量变形以计算残余应力，属于破坏性测试 2) 无损法 即用应力敏感性的方法，如超声、磁性、中子衍
射、X射线衍射等。 3) X射线衍射法 属于无损法，具有快速、准确可靠、测量区
域小等优点，且能区分和测定三种不同的类别的内应力
9
第二节 X射线宏观应力测定的基本原理
一、基本原理
用X射线衍射法测定残余应力，首先测定应变，再借助 材料的弹性特征参量确定应力
对于理想的多晶体，在无应力状态下，不同方位的同族晶面
若 2 - sin2 关系失去线性，说明材料偏离平面应力状态，
三种非平面应力状态
的影响见图6-7
图6-7 非线性2 - sin2 关系
a) 存在应力梯度 b) 存在三维应力 c) 存在织构
在样品测试范围存在
应力梯度、存在三维
应力状态或存在织构
等情况下，需采用特
殊的方法测算其残余
应力
16
第二节 X射线宏观应力测定的基本原理
参考书目
参考书目001 机械自动化学院初试科目参考书目：818《液压与气压传动》(液压传动部分)，陈奎生主编，武汉理工大学出版社，2001 年。
819《机械原理》(第二版)，廖汉元、孔建益，机械工业出版社，2008 年。
或《机械原理》(第七版)，孙桓、陈作模、葛文杰，高等教育出版社，2010 年。
820《工业工程基础》，蒋国璋主编，华中科技大学出版社，2010 年。
827《自动控制原理》，吴怀宇主编，华中科技大学出版社，2007 年。
复试科目参考书目：《机械工程测试技术基础》(第二版)，熊诗波等主编，机械工业出版社，2008 年。
《机械工程控制基础》(第六版)，杨叔子，华中科技大学出版社，2011 年。
《生产运作管理》，陈荣秋，机械工业出版社，2005 年。
002 材料与冶金学院初试科目参考书目：807《物理化学》(第五版)，天津大学物理化学教研室，高等教育出版社，2009 年。
810《材料科学基础》，张代东、吴润主编，北京大学出版社，2011 年。
811《无机材料科学基础》(硅酸盐物理化学重排本)，陆佩文编，武汉理工大学出版社，1996 年。
812《金属学与热处理》(第二版)，崔忠圻、覃耀春主编，机械工业出版社，2008 年。
813《冶金传输原理》，沈巧珍主编，冶金工业出版社，2009 年。
814《钢铁冶金原理》 (第三版)，黄希祜编著，冶金工业出版社或《冶金原理》，李洪桂主编，科学出版社，2005年。
815《材料科学基础》，张联盟、黄学辉、宋晓岚，武汉理工大学出版社，2008 年。
819《机械原理》(第二版)，廖汉元、孔建益，机械工业出版社，2008 年。
或《机械原理》(第七版)，孙桓、陈作模、葛文杰，高等教育出版社，2010 年。
842《大学物理》(第一版)，廖耀发主编，高等教育出版社，2006 年。
843《传热学》(第四版)，杨世铭编，高等教育出版社，2006 年。
复试科目参考书目：《金属材料学》，赵莉萍、吴润主编，北京大学出版社，2013 年。
材料科学基础智慧树知到答案章节测试2023年哈尔滨工程大学
第一章测试1.以离子键为主的晶体所具有的特点包括：（）。
A:塑性差B:熔点高C:硬度低D:导电性差答案:ABD2.空间点阵是由（）在空间作有规律的重复排列。
A:离子B:分子C:原子D:几何点答案:D3.常见金属的晶体结构有体心立方、面心立方和密排六方，均属于14种布拉菲点阵中的空间点阵类型。
（）A:错B:对答案:A4.立方晶系中，具有相同指数的晶向与晶面（）。
A:相互垂直B:相互平行C:夹角不确定D:45°相交答案:A5.已知面心立方Cu的点阵常数为0.361 nm，其密排面的晶面间距为（）。
A:0.2084 nmB:0.1042 nmC:0.1276 nmD:0.361 nm答案:A6.下列具有密排六方结构的金属有：( )。
A:FeB:AlC:MgD:Zn答案:CD7.已知γ-Fe的点阵常数为0.3633 nm，则其原子半径为（）。
A:0.2568 nmB:0.1284 nmC:0.3633 nmD:0.1573 nm答案:B8.下列相中，其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的为：（）。
A:间隙化合物B:正常价化合物C:置换固溶体D:间隙固溶体答案:AB9.固溶体中的溶质原子都是混乱随机的占据固溶体的晶格阵点或间隙位置。
（）A:错B:对答案:A10.尺寸因素化合物主要受（）尺寸因素控制。
A:分子B:电子C:化合物D:原子答案:D第二章测试1.晶体中由于点缺陷的存在，使其性能发生变化，包括：（）。
A:密度减小B:电阻减小C:密度增大D:电阻增大答案:AD2.因为位错的晶格畸变区是一条几何线，所以将位错称为线缺陷。
（）A:错B:对答案:A3.以下关于柏氏矢量的描述中，错误的是：（）。
A:柏氏回路的起点不同，则得到的柏氏矢量方向也不同B:多个位错交汇于一点时，流入节点的位错与流出节点的位错的柏氏矢量和相等C:当位错运动时，其柏氏矢量会发生变化D:柏氏矢量越大，位错导致的点阵畸变越严重答案:AC4.不管是刃型位错，还是螺型位错，当它们在一个滑移面上运动受阻时，都可能发生交滑移。
材料力学性能智慧树知到课后章节答案2023年下黑龙江工程学院
材料力学性能智慧树知到课后章节答案2023年下黑龙江工程学院黑龙江工程学院绪论单元测试1.材料力学性能四要素包括（）。
答案:指标或规律;影响因素;试验方法;机理2.金属材料的物理性能包括热学性能、光学性能、电学性能、腐蚀性能等。
（）答案:错3.金属构件在使用时受到剪切力作用，应考虑金属的力学性能。
（）答案:对4.金属的力学性能仅仅指金属在外力作用下表现的行为、本质和评价方法。
（）答案:错5.汽车尾气管服役期的腐蚀属于金属材料的力学性能。
（）答案:错6.材料是能为人类社会经济地制造有用器件的物质。
（）答案:对7.效能是工程使用中整体结构加和性能，综合表现。
（）答案:对8.焊接、冲压等加工方式属于工艺性能。
（）答案:对9.金属材料的工艺性能与化学性能没有联系。
（）答案:错第一章测试1.金属材料的细晶强化可以采用（）公式解释。
答案:霍尔佩奇;Hall-petch2.塑性和强度是一对矛盾的性能，金属材料无法采用任何手段将二者统一。
（）答案:错3.金属弹性的指标有（）。
答案:包申格效应;弹性模量;弹性比功;滞弹性4.韧性断裂是指金属在断裂前没有明显的塑变。
（）答案:错5.金属材料的断裂根据断裂取向分为韧性断裂和脆性断裂。
（）答案:错6.在GB/T228-2010中，应力、应变的符号分别是（）。
答案:R;e7.金属塑性变形的方式包括（）。
孪生;滑移;孪晶8.沿晶断裂多数为脆性断裂。
（）答案:对9.所有的金属材料拉伸曲线都有屈服阶段。
（）答案:错10.所有低碳钢单向静载拉伸都有缩颈现象。
（）答案:对第二章测试1.Stress state softness coefficient can be defined as the ratio of maximumnormal stress to maximum shearstress.（）答案:错2.Only brittle materials have compressive strength.（）对3.The deformation of plastic material is much larger than that of brittlematerial,its plastic is better.（）答案:对4.Brittle materials of compression test is cut along the axis at 60°.（）答案:错5.The compressive strength of brittle materials is generally （） than itstensile strength.。
哈尔滨工业大学校长周玉在年毕业典礼上的演讲
哈工大校长呼吁学生上课记笔记：会受益终生“我去听课时发现，有很多同学不记笔记，这种现象令我为同学们的学习效果担忧。
”国庆假期期间，哈尔滨工业大学官网上刊载了该校校长周玉的署名文章《让记笔记成为人生的必修课》，该文提倡互联网时代大学生仍要拾回课堂记笔记的传统。
据介绍，这篇文章是周玉在国庆节前一天与部分学生座谈，并批阅每个学生的课堂笔记后即兴而作的。
周玉在这篇3000多字的文章中说，“随着计算机和网络的普及，学习方式越来越多元化，笔记却记得越来越少。
上课，我们可以下载相关课件、拷贝老师的ppt、上网搜到需要的内容。
看起来学习的方式更加轻松了，但并没有经过系统深入的学习和思考，有些知识变得似是而非，有些观点变得人云亦云，有些宝贵的想法一闪而过。
海量信息的冲击淹没了我们对知识的选择与吸收，许多知识还没有好好消化就成了过眼云烟。
”周玉在文中谈到记笔记的好处时说，“有研究发现，相比不记笔记的学生，那些记录笔记的学生成功记住学习内容的几率高出7倍。
笔记不仅是在听课过程中记录的重点和难点，更是自身思考和总结的智慧结晶。
”毕业于哈工大的周玉在文中还说，“有人说我们77级学生是记笔记的能手，这话不假，因为当时教科书很少，参考资料匮乏，学生在课堂上拼命地记笔记，课后复习也靠看笔记。
这样反而使我们在记笔记中受益匪浅。
由于形成了习惯，后来有了教科书和参考书，也仍然坚持记笔记。
我本人就是记笔记的终身受益者。
”曹宇是该校电信学院大二学生，他是国庆节前那次座谈的受邀学生之一，他说周玉在现场就曾询问同学们能否上课坚持记笔记。
会后，当天参加座谈的同学的课堂笔记都被本科生院老师收上去。
笔记再发回来后，每本笔记上都多了一行署名为周玉的批阅。
曹宇的那本“工科数学分析”笔记上写的是“养成记笔记的好习惯，你会终生受益”。
哈工大校长撰文呼吁上课要记笔记“我去听课时发现，有很多同学不记笔记，这种现象令我为同学们的学习效果担忧。
”国庆假期期间，哈尔滨工业大学官网上刊载了该校校长周玉的署名文章《让记笔记成为人生的必修课》，该文提倡互联网时代大学生仍要拾回课堂记笔记的传统。
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3
第一节 极射赤面投影法
一、极射赤面投影法的特点
极射赤面投影法用以表达晶向、晶面的方位，见图7-1
1) 被投影晶体置于参考球球心O，假定晶体的所有晶向、晶 面均通过球心
2) 投射点B为球面上一点的射线，投影 面是与过B点直径垂直的任一平面，平 行于投影面且通过球心的平面与球交成 一大圆， B点向大圆上各点的投影线在 投影面上的交点构成基圆(NESW)
利用极图可确定织构的类型和指 图7-13 冷轧纯铝板的001极图 数，并判断择优取向的程度 16
第二节 织构的种类和表示方法
二、反极图
反极图表示某一宏观坐标(如丝轴、轧向、轧面法向等)相 对于微观晶轴的取向分布， 反极图常取单位投影三角形， 如 图7-14中的阴影区。
图7-15 是多晶体中各晶粒坐标(实线) 相对某宏观坐标(虚线)的 取向。 反极图表示某宏观坐标轴密度相对晶体坐标的分布， 无序多晶体，轴密度分布均匀；择优取向时，分布不均匀
三、三维取向分布函数(ODF)
ODF图是三维的，通常给出一组恒 截
面图，如图7-20所示。图中可显示取向 密度及对应织构组分的漫散程度
由w(、、 )可计算相应的织构指数，
uvw hkl，如正交晶系
u : v : w u(c:ovs:wcos(cocsoscossincossins)in/ a:sin) / a :
图7-16 挤压铝棒的轴向反极图
RD
ND
图7-17 冷轧黄铜板的反极图 18
第二节 织构的种类和表示方法
三、三维取向分布函数(ODF)
ODF用3个参数在三维空间定量表达多晶材料的晶粒取向
分布。设OABC为宏观坐标系，通常对于板材，取RD为OA，
TD为OB，ND为OC； OXYZ是晶粒坐标系， 对正交等晶系， [100]为OX，[010]为OY，[001]为OZ。多晶体中晶粒相对于宏
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
1
第七章 多晶体织构的测定
本章主要内容 第一节 极射赤面投影法 第二节 织构的种类和表示方法 第三节 丝织构指数的测定 第四节 极图的测定 第五节 反极图的测定
图7-8 投影面的转换
11
第一节 极射赤面投影法
三、单晶体的标准投影图
极射赤面投影可以用一个点简明方便地表示晶体中一组晶 向和晶面
对于某种点阵结构的单晶体，选择某一低指数的重要晶面 作为投影面，将各晶面向其投影，即可得到单晶体的标准
衍射图
立方晶系的晶面间夹角 cos
h1h2 k1k2 l1l2
( cos co(scossincossinsincoss)in/b :cos) / b :
(sin cos(s)in/c cos ) / c h : k : l asin cos : bsin sin : c cos
图7-20 冷压磷钢板 的ODF截面图
21
第三节 丝织构指数的测定
平板针孔法
并确定织构指数uvw；用峰半高宽(Wi)总和计算取向度A
A 360 Wi 100% 360
(7-7)
图7-22 衍射仪法测定丝织构
a) 光路图 b) 衍射谱示意图
23
第四节 极图的测定
测试原理及衍射几何布令试样作全方位
转动，记录衍射强度的变化，根据试样转动规律得出极点密 度的分布，以反映织构引起的极点密度变化
图7-3 极点间夹角的测量
7
第一节 极射赤面投影法
二、乌氏网
3) 与已知极点成等夹角点的轨迹如图7-4所示。首先转动投影 图中已知极点P 位于乌氏网的赤道线上
在P点两侧定出 2 个等角距离点(如Q、R)，以Q、R连线中点 P为圆心作圆，此小圆即为与P 点成等角点的轨迹；
在过P 的经线大圆上及赤道线上
a) 铝粉 b) 冷轧铝板
平板针孔相
15
第二节 织构的种类和表示方法
一、极图
织构可用极图、反极图和取向分布函数3种方法表示，极 图常用于描述板织构
多晶体中某晶面001法向，在空间分布的极射赤面投影图称 001极图， 板织构取轧面为宏 观坐标面的投影面，而丝织构取 与丝轴平行或垂直的平面
图7-10是轧制纯铝板以轧面为投 影面的极图，用不同级别的等密 度线表示极点密度的分布
图7-14 反极图所取的单位投影三角形 a) 立方晶系 b) 六方晶系 c) 正交晶系
图7-15 反极图投 影关系示意图 17
第二节 织构的种类和表示方法
二、反极图
如图7-16， 在001和111极点处有较高的轴密度， 说明铝 棒各晶粒的111或 001趋向与棒轴平行，存在111、 001 双织构。确定板织构至少需要2张反极图 (如图7-17)，冷轧黄 铜板的RD和ND反极图各有2个高轴密度区，可确定其织构指 数为, 112 110、 001 110和112 111
3) 晶向或晶面法线与球面交点称露出点,
投影线与投影面的交点即为晶向或晶面
的投影点，称极点
图7-1 极射赤面投影法
4
第一节 极射赤面投影法
二、乌氏网
如图7-2a，为确定极点在极射赤面投影面上的位置，以及 测量各极点间的夹角，需在参考球上建立坐标网
取参考球的一直径NS作为南北极，过球心O且垂直于NS的大 圆称为赤道，平行于赤道大圆的一系 列等角距离平面与参考球交成纬线， 通过NS轴的等角距离平面与球面交成 经线
6
第一节 极射赤面投影法
二、乌氏网
乌氏网是确定晶体方位及测量夹角的工具，应用时注意
1) 晶体投影图基圆的直径与乌氏网相同，使用时将二者中心 重合
2) 测定二极点间夹角时，转动投 影图，使二极点位于同一经线大 圆(包括基圆)或赤道上， 二点间 的纬度差或经度差极为二极点间 夹角，见图7-3。 如A、B极点间 夹角为120， C、D极点间夹角 为20， E、F 极点间夹角为20
cos = cos cos (7-6)
理想丝织构
实际丝织构
在底片上测 和 ，并标
定衍射指数hkl，由上式
即可求出 角
图7-21 丝织构的倒易点阵图解
22
第三节 丝织构指数的测定
衍射仪法
如图7-22，将丝状试样平行于衍射仪轴放置，X射线垂直于
丝轴入射，计数管固定于2hkl处，试样以X射线为轴转动过 程中连续记录衍射强度的变化。由衍射峰值求角而计算，
图7-9为立方晶系标准投影图，落在同一大圆弧和直线上的极 点对应的晶面法线在同一平面上， 此平面的法线为这些晶面 的交线。相交于同一直线的晶面属于同一晶带， 其交线称为 晶带轴，用[uvw]表示，晶面指数(hkl)和[uvw]满足晶带定律
hu + kv + lw = 0
(7-1)
(001)
(011)
图7-7 极点绕倾斜轴转动
10
第一节 极射赤面投影法
二、乌氏网
5) 投影面的转换 在乌氏网上将极点绕确定轴转动到新位置
如图7-8， K、P、Q是以 O 为 投影面的极点， 将K转到投影 面基圆中心， P、Q 随之作相 同的转动，沿其各自的纬线到 达新位置 P1、Q1，这就是 P、 Q点以K为新投影面的位置
动 角到达P 点
转轴平行于投影面：如图7-6， 轴的投影为基圆直径，转动投 影图使转轴与乌氏网 NS重合， 使极点沿
其纬线转动 角。如
A1→A2； 若转至投
影图背面，用不同符
图7-5 极点绕垂直于 投影面的轴转动
图7-6 极点绕平行于 投影面的轴转动
号标明(如B1→B1)
9
第一节 极射赤面投影法
二、乌氏网
各晶粒某晶向uvw与轧向(RD)平行，各晶粒某晶面hkl与轧 面平行，用uvw hkl表示板织构指数
图7-10c 是轧面为投影面， 立方织构材
料的001极图示意图。 材料中存在织
构时，将影响倒易
球面上倒易阵点的
分布，亦影响各晶
面衍射强度的相对
变化，见图7-11和
图7-12 多晶铝的衍射图 图7-11 冷轧铝丝的 图7-12
拍摄平板针孔相是最简单的方法， 图7-21是其反射球图解。 存在丝织构时，某 hkl 倒易阵点以丝轴FA为轴，旋转对称分 布在其倒易球面上而构成环带，衍射花样呈点状；实际织构 材料晶粒取向存在一定漫散，衍射花样呈圆弧状
由图7-21的几何关系，可求出hkl面法线与丝轴的夹角， 由
此求出与丝轴平行的晶 向指数uvw
4) 极点的转动 在乌氏网上可将极点绕确定轴转动到新位置
转轴与投影面成任意夹角：如图7-7，转轴的投影为B1点，使 A1点绕B1轴顺时针转动40的步骤为，① 将B1 置于赤道线上；
② 将A1和B1同时绕NS轴转动至B1 到达基圆圆心，称为B2， A1点在 其纬线上到达A2； ③ A2 绕B2按预 定方向转40到达A3； ④ B2绕 NS 轴转至原位B1， A3沿其纬线相应 转至A4， A4即为A1点绕 B1轴顺时 针转动40后的新位置
(111)
图7-9 立方晶系标准投影图
13
第二节 织构的种类和表示方法
织构按择优取向分布特点分类
1) 丝织构 是一种晶粒取向为轴对称分布的织构
存在于拉、轧或挤压成形的丝、棒材和表面镀层中。 特点是 各晶粒某取向uvw与丝轴或镀层表面法线平行，用uvw表示 丝织构指数； 也可采用极射赤面投影表示晶粒取向的分布， 称为晶向或晶面的极图， 以说明某一晶向或晶面在宏观坐标
与点
(h12 k12 l12 )(h22 k22 l22 )