材料测试技术本课件
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《金属材料硬度检测》课件
料性能评价。
硬度检测与其他检测方法的结合
硬度检测与显微结构分析
结合显微分析技术，探究材料硬度的微观机理，为材料性能优化 提供依据。
硬度检测与无损检测
通过无损检测技术，在不损伤材料的前提下进行硬度检测，提高材 料的安全性。
硬度检测与力学性能测试
结合拉伸、压缩等力学性能测试，全面评估材料的机械性能。
硬度检测在新型金属材料研究中的应用
检测金属材料的疲劳性能
硬度检测可以用于检测金属材料的疲劳性能，因为硬度值 与疲劳性能也有一定的相关性。了解金属材料的疲劳性能 有助于评估其在各种环境下的可靠性。
在金属材料科学研究中的应用
研究金属材料的微观结构
硬度检测可以用于研究金属材料的微观结构，因为硬度值与材料的微观结构密切相关。通过硬度检测，可以了解金属 材料的晶体结构、相组成等微观特征。
04
硬度检测的未来发展
硬度检测技术的发展趋势
01
自动化与智能化
随着技术的进步，硬度检测将 更加自动化和智能化，减少人
为误差，提高检测效率。
02
高精度与高灵敏度
未来硬度检测技术将向高精度 和高灵敏度方向发展，以满足
更严格的测试要求。
03
多功能化
未来的硬度检测技术将融合多 种测试方法，实现更全面的材
硬度检测的重要性
硬度检测是评估金属材料机械性 能的重要手段，对于材料的质量 控制、性能评估和失效分析具有
重要意义。
通过硬度检测，可以了解材料的 硬度和韧性，从而预测其耐磨性
、耐腐蚀性和抗疲劳性能。
在生产过程中，硬度检测用于监 控产品质量，确保产品性能符合
要求。
硬度检测的分类
03
压入法
划痕法
硬度检测与其他检测方法的结合
硬度检测与显微结构分析
结合显微分析技术，探究材料硬度的微观机理，为材料性能优化 提供依据。
硬度检测与无损检测
通过无损检测技术，在不损伤材料的前提下进行硬度检测，提高材 料的安全性。
硬度检测与力学性能测试
结合拉伸、压缩等力学性能测试，全面评估材料的机械性能。
硬度检测在新型金属材料研究中的应用
检测金属材料的疲劳性能
硬度检测可以用于检测金属材料的疲劳性能，因为硬度值 与疲劳性能也有一定的相关性。了解金属材料的疲劳性能 有助于评估其在各种环境下的可靠性。
在金属材料科学研究中的应用
研究金属材料的微观结构
硬度检测可以用于研究金属材料的微观结构，因为硬度值与材料的微观结构密切相关。通过硬度检测，可以了解金属 材料的晶体结构、相组成等微观特征。
04
硬度检测的未来发展
硬度检测技术的发展趋势
01
自动化与智能化
随着技术的进步，硬度检测将 更加自动化和智能化，减少人
为误差，提高检测效率。
02
高精度与高灵敏度
未来硬度检测技术将向高精度 和高灵敏度方向发展，以满足
更严格的测试要求。
03
多功能化
未来的硬度检测技术将融合多 种测试方法，实现更全面的材
硬度检测的重要性
硬度检测是评估金属材料机械性 能的重要手段，对于材料的质量 控制、性能评估和失效分析具有
重要意义。
通过硬度检测，可以了解材料的 硬度和韧性，从而预测其耐磨性
、耐腐蚀性和抗疲劳性能。
在生产过程中，硬度检测用于监 控产品质量，确保产品性能符合
要求。
硬度检测的分类
03
压入法
划痕法
测试技术PPT课件
• 比如：脉冲信号，矩形窗信号
x（t）
x（t）
0
0
t
t
第16页/共105页
• 单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应如图 第17页/共105页
• 非确定性信号：又叫随机信号，无法用明确的数学关系式表达。需要用数理统计理论来近似描述它，这种 信号的数学模型又叫统计模型。
加工过程中螺纹车床主轴受环境影响的振动信号波形
• 测量：用特定的工具、仪器直接获得其特性数据，例如：用秤称重量、用尺量长度 • 测试：用一系列方法检查特定的对象的性能是否满足所预期的要求，获得的结果是合格和不合格 • 测试技术的主要研究内容:
被测量的测量原理 测量方法 测量系统 数据处理
第1页/共105页
• 测试技术的研究目的:
1. 为监视或控制生产过程的运行，实现生产自动化
第5页/共105页
• 一个简化的测试系统：
被测量 传
被测对象
感
• 一个简化的闭环控制系统：
器
信号 调理 及信 号处
显 示 记
观察者
理
录
给定量+
—
变换、放 大、处理
被控量 被控对象
测量元件（传感器）
第6页/共105页
• 可以看出，在闭环控制系统中，测试被控量的量值，是实现闭环控制的关键。 • 3、测试技术的发展动向（就机械工程而言） ➢ 测量方式的多样化 ➢ 视觉测试技术 ➢ 测量尺寸向两个极端发展
第30页/共105页
• 诱导公式 sin(-a)=-sin(a) cos(-a)=cos(a) sin(π/2-a)=cos(a) cos(π/2-a)=sin(a) sin(π/2+a)=cos(a) cos(π/2+a)=-sin(a) sin(π-a)=sin(a) cos(π-a)=-cos(a) sin(π+a)=-sin(a) cos(π+a)=-cos(a)
x（t）
x（t）
0
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t
t
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• 单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应如图 第17页/共105页
• 非确定性信号：又叫随机信号，无法用明确的数学关系式表达。需要用数理统计理论来近似描述它，这种 信号的数学模型又叫统计模型。
加工过程中螺纹车床主轴受环境影响的振动信号波形
• 测量：用特定的工具、仪器直接获得其特性数据，例如：用秤称重量、用尺量长度 • 测试：用一系列方法检查特定的对象的性能是否满足所预期的要求，获得的结果是合格和不合格 • 测试技术的主要研究内容:
被测量的测量原理 测量方法 测量系统 数据处理
第1页/共105页
• 测试技术的研究目的:
1. 为监视或控制生产过程的运行，实现生产自动化
第5页/共105页
• 一个简化的测试系统：
被测量 传
被测对象
感
• 一个简化的闭环控制系统：
器
信号 调理 及信 号处
显 示 记
观察者
理
录
给定量+
—
变换、放 大、处理
被控量 被控对象
测量元件（传感器）
第6页/共105页
• 可以看出，在闭环控制系统中，测试被控量的量值，是实现闭环控制的关键。 • 3、测试技术的发展动向（就机械工程而言） ➢ 测量方式的多样化 ➢ 视觉测试技术 ➢ 测量尺寸向两个极端发展
第30页/共105页
• 诱导公式 sin(-a)=-sin(a) cos(-a)=cos(a) sin(π/2-a)=cos(a) cos(π/2-a)=sin(a) sin(π/2+a)=cos(a) cos(π/2+a)=-sin(a) sin(π-a)=sin(a) cos(π-a)=-cos(a) sin(π+a)=-sin(a) cos(π+a)=-cos(a)
纳米材料测试分析技术 ppt课件
第四章：纳米材料测试分析技术
纳米材料测 试分析技术
尺寸评估 结构表征 性能测量
电子显微分析
扫描探针分析
X-射线衍射分析
光谱分析
能谱分析
粒 ppt课件 度 分 析
1
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
微观世界的探索
社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。 以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显 微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越 深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原 子分辨率。
ppt课件
5
一、电 子 显 微 分 析
电子显 微分析
透射电子显微镜（TEM）
+ 扫描电子显微镜（SEM）
X-射线能谱 分析( EDX)
电子探针显微分析(EPMA)
材料的形貌观察、材料的 表面和内部微结构分析
ppt课件
材料的微区成 分分析(微米)
6
透射电子显微分析
透射电子显微镜（简称透射电镜） Transmission Electron Microscope（TEM）
ppt课件
2
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
第一代为光学显微镜
1830年代后期为M.Schleide
和 T.Schmann 所 发 明 ； 它 使
人类“看”到了致病的细菌、
微生物和微米级的微小物体，
对社会的发展起了巨大的促
进作用，至今仍是主要的显
微工具 。
ppt课件
3
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
ppt课件 microscope”
8
普通透射电子显微镜（TEM）
透通过两个中间镜
之间的相互配合，可在较大范
围内调整相机长度和放大倍数。
纳米材料测 试分析技术
尺寸评估 结构表征 性能测量
电子显微分析
扫描探针分析
X-射线衍射分析
光谱分析
能谱分析
粒 ppt课件 度 分 析
1
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
微观世界的探索
社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。 以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显 微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越 深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原 子分辨率。
ppt课件
5
一、电 子 显 微 分 析
电子显 微分析
透射电子显微镜（TEM）
+ 扫描电子显微镜（SEM）
X-射线能谱 分析( EDX)
电子探针显微分析(EPMA)
材料的形貌观察、材料的 表面和内部微结构分析
ppt课件
材料的微区成 分分析(微米)
6
透射电子显微分析
透射电子显微镜（简称透射电镜） Transmission Electron Microscope（TEM）
ppt课件
2
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
第一代为光学显微镜
1830年代后期为M.Schleide
和 T.Schmann 所 发 明 ； 它 使
人类“看”到了致病的细菌、
微生物和微米级的微小物体，
对社会的发展起了巨大的促
进作用，至今仍是主要的显
微工具 。
ppt课件
3
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
ppt课件 microscope”
8
普通透射电子显微镜（TEM）
透通过两个中间镜
之间的相互配合，可在较大范
围内调整相机长度和放大倍数。
材料的测试、表征方法和技巧ppt课件
用) 共聚焦方式，适于表面或层面分析，高信噪比 能适合黑色和含水样品 高、低温及高压条件下测量 光谱成像快速、简便，分辨率高 仪器18稳固，体积适中，维护成本低，使用简单
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1 分子振动谱 吸收，直接过程，发展较早
平衡位置附近偶极矩变化不为零 与拉曼光谱互补 实验仪器是以干涉仪为色散元件 测试在中远红外进行，不收荧光干扰
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m） 和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析 定性：基团的特征
吸收频率； 定量：特征峰的强
度
6
方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义 是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收
峰强 瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负 性相差越大（极性越大），吸收峰越强
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收 带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移， 但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰 的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在 与否
12
常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1 分子振动谱 吸收，直接过程，发展较早
平衡位置附近偶极矩变化不为零 与拉曼光谱互补 实验仪器是以干涉仪为色散元件 测试在中远红外进行，不收荧光干扰
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m） 和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析 定性：基团的特征
吸收频率； 定量：特征峰的强
度
6
方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义 是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收
峰强 瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负 性相差越大（极性越大），吸收峰越强
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收 带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移， 但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰 的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在 与否
12
常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
高分子材料研究方法与测试技术教学课件PPT X射线衍射原理教学PPT
I
I’
2.1.2布拉格方程
1. 同一层晶面相邻原子反射线之间的光程差 如晶面A 上P原子和K原子散射线光程差： =QK-PR=PKcos-PKcos=0 同一层晶面相邻原子光程差为零---散射线相互加强
2. 相邻两层平行晶面上原子反射线之间的光程差。 由于X射线具有相当强的穿透能力，它可以穿透上万 个原子面，因此，我们必须考虑各个平行的原子面 间的‘反射’波的相互干涉问题。
2.1.2布拉格方程
可得布拉格方程：
2d'sin=n
为布拉格角,n 为衍射级数。 布拉格公式表达了发生衍射时所必须满足的基本条 件。
在n＝1的情形下称为第一级反射，如果波1 ’和2 ’ 之间的波程差为波长的一倍；而1 ’和3 ’的波程差为波 长的两倍，…以此类推，我们可以认为，凡是在满足 布拉格公式的方向上的所有晶面上的所有原子散射波 的位相完全相同，共振幅互相加强。 在与入射线成2 角的方向上就会出现衍射线。而在其它方向的散射线 的振幅互相抵消，x射线的强度减弱或者等于零。
强度
200
220
面心立方NaCl的粉末衍射图
111
222 311
420 400
331
600,442
422 511,333
440 531
20 30
40
50
60
70 80
90 100
110
2
强反射的
入射角为 15°
入射X射线波长 第二级强反射
的入射角
根据布喇格公式
15° 2 × 2.82×10-10 × 15° 1.46×10-10 (m)
0.5177 31.18 °
例题：写出简单立方(a=0.3nm)的前三条线(即2 值最低的三条线)，入射线为CuK (=0.154nm)
《材料分析测试技术》课件
在生物学领域，材料分析测试技术用于研 究生物大分子的结构和功能，以及生物材 料的性能和生物相容性。
医学领域
环境科学领域
在医学领域，材料分析测试技术用于药物 研发、医疗器械性能评价以及人体组织与 器官的生理和病理研究。
在环境科学领域，材料分析测试技术用于 环境污染物检测、生态系统中物质循环的 研究以及环保材料的性能评估。
反射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的反射率，分 析材料的表面特性、光学常数和光学性能 。
发光光谱测试技术
研究材料在受到激发后发射出的光的性质 ，包括荧光、磷光和热辐射等，以了解材 料的发光性能和光谱特性。
透射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的透射率，分 析材料的透光性能、光谱特性和光学常数 。
磁粉检测技术
总结词
通过磁粉与材料相互作用，检测其表面和近表面缺陷。
详细描述
磁粉检测技术利用磁粉与被检测材料的相互作用，通过观察磁粉的分布和排列，检测材 料表面和近表面的裂纹、折叠等缺陷。该技术广泛应用于钢铁、有色金属等材料的检测
。
涡流检测技术
总结词
通过电磁感应在材料中产生涡流，检测其表 面和近表面缺陷。
《材料分析测试技术》ppt课件
目录
• 材料分析测试技术概述 • 材料物理性能测试技术 • 材料化学性能测试技术 • 材料力学性能测试技术 • 材料无损检测技术 • 材料分析测试技术的应用与展望
01
材料分析测试技术概述
Chapter
定义与目的
定义
材料分析测试技术是指通过一系列实验手段对材料 进行物理、化学、机械等性能检测，以获取材料组 成、结构、性能等方面的信息。
电学性能测试技术
电容率测试技术
材料铁电性能的测量课件
02
铁电材料在一定温度范围内表现 出明显的铁电效应，即自发极化 随着温度的升高而降低，反之亦然。
铁电材料的特性
01
02
03
电滞回线
铁电材料具有显著的电滞 回线，即其介电常数和极 化强度随外加电场的变化 而发生非线性变化。
热释电效应
当铁电材料受到温度变化 时，其自发极化强度会发 生变化，产生热释电电流。
铁电测试仪通常采用交流测量方法，通过在材料上施加一定频率和幅度的交流电信 号，测量材料的响应信号，从而计算出材料的铁电性能参数。
铁电测试仪具有高精度、高稳定性和可重复性的特点，是研究材料铁电性能的重要 工具。
示波器
示波器是一种常用的电子测量仪 器，它可以用来观察和测量各种
信号的波形和参数。
在测量材料铁电性能时，示波器 可以用来观察和记录材料的电响 应信号，帮助研究者了解材料的
压电效应
在铁电材料中，自发极化 强度随外力作用而发生改 变，从而产生压电电压。
铁电材料的应用
传感器
利用铁电材料的压电效应 和热释电效应，可以制作 出高灵敏度、高分辨率的 传感器。
存储器
铁电材料具有非易失性的 电滞回线，可以用于制作 铁电随机存储器（FRAM）。
换能器
利用铁电材料的压电效应 和热释电效应，可以制作 出高效能的换能器。
在传感器领域的应用
总结词
铁电材料在传感器领域的应用主要涉及压力传感器和振动传感器。
详细描述
由于铁电材料的压电效应，它们可以用于制造高灵敏度、低噪声和宽频带压力传 感器和振动传感器。这些传感器广泛应用于航空航天、汽车、机械和医疗等领域， 用于监测压力、振动和声学信号，并进行相应的控制和调节。
2023
总结词
铁电材料在一定温度范围内表现 出明显的铁电效应，即自发极化 随着温度的升高而降低，反之亦然。
铁电材料的特性
01
02
03
电滞回线
铁电材料具有显著的电滞 回线，即其介电常数和极 化强度随外加电场的变化 而发生非线性变化。
热释电效应
当铁电材料受到温度变化 时，其自发极化强度会发 生变化，产生热释电电流。
铁电测试仪通常采用交流测量方法，通过在材料上施加一定频率和幅度的交流电信 号，测量材料的响应信号，从而计算出材料的铁电性能参数。
铁电测试仪具有高精度、高稳定性和可重复性的特点，是研究材料铁电性能的重要 工具。
示波器
示波器是一种常用的电子测量仪 器，它可以用来观察和测量各种
信号的波形和参数。
在测量材料铁电性能时，示波器 可以用来观察和记录材料的电响 应信号，帮助研究者了解材料的
压电效应
在铁电材料中，自发极化 强度随外力作用而发生改 变，从而产生压电电压。
铁电材料的应用
传感器
利用铁电材料的压电效应 和热释电效应，可以制作 出高灵敏度、高分辨率的 传感器。
存储器
铁电材料具有非易失性的 电滞回线，可以用于制作 铁电随机存储器（FRAM）。
换能器
利用铁电材料的压电效应 和热释电效应，可以制作 出高效能的换能器。
在传感器领域的应用
总结词
铁电材料在传感器领域的应用主要涉及压力传感器和振动传感器。
详细描述
由于铁电材料的压电效应，它们可以用于制造高灵敏度、低噪声和宽频带压力传 感器和振动传感器。这些传感器广泛应用于航空航天、汽车、机械和医疗等领域， 用于监测压力、振动和声学信号，并进行相应的控制和调节。
2023
总结词
高校高等职业教育《建筑材料与检测》教学课件 单元八 建筑钢材
翼缘 腹板
二、钢材的冶炼和分类
钢：是含碳量为0.06%～2.0%，并含有某些其它 元素的铁碳合金。 铁：是含碳量为2.11%～6.67%，且杂质含量较多 的铁碳合金。生铁性质脆硬，建筑上难以应用。
1、钢的生产分为以下两步：
炼铁 铁矿石
铁水＋矿渣
炼钢 钢渣
铁水或铁块、废钢
钢水＋
平炉炼钢法 氧气转炉炼钢法 电弧炉炼钢法
钢筋冷拉时效后应力—应变曲线的变化
钢筋冷拉后屈服强度可提高15%-20%，冷拔 后屈服强度可提高40%-60%。
3、焊接性能
把两块金属局部加热并使其接缝部分迅速呈熔融或半 熔融状态，从而使之牢固地联结起来。
焊接方式：搭接、对接 焊接要求： ① 焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。 ② 焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。 影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。
当HB175， b 0.36 HB
二、工艺性能
1、冷弯性能 定义
指钢材在常温下承受弯曲变形的 能力
二、工艺性能
1、冷弯性能 定义
指钢材在常温下承受弯曲变形的 能力
指标
试件被弯曲角度α、弯心直径与 厚度的比值d/a
试验演示
冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。
判定标准：若试件弯曲处的 外表面无裂断、裂缝或起层， 认为冷弯性能合格。
第二节 建筑钢材的主要技术性能 抗拉性能
建 筑 钢
力学性能
冲击韧性 疲劳强度
材
的 技
工艺性能
硬度
术 性
冷弯性能
能
化学性能
焊接性能
一、 力学性能
1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。
《材料测试技术》课件
使用性能
晶体结构 显微组 织
化学组成
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。 材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品 的化学组成、显微结构以及生产工 艺过程中的变化规律的研究方法。即 用什么设备、仪器、如何研究？
由于在阴阳极之间一般需加数万伏的高压，阳极接地而阴极为负高压，玻璃就是在
阴阳极之间及阴极和管座之间起绝缘作用。在X射线管壳上，一般开有四个窗口，两 个在长条形螺旋灯00的角度，称取
出角。因此在垂直于上述连线的垂直面上看到的是一个点，是为点光源；而另两个
开在与长形灯丝平行的方向，其中心连线方向与长形螺旋灯丝的轴垂直，故得到的 是线焦点。四个窗口在同一个平面上。这种X射线管比之伦琴当时所用的阴极射线管 更复杂、精密和完善。更重要的是其功率大了许多，从几十瓦发展到几百瓦，甚至 数千瓦，一般铜靶的功率在2000W左右，钨、钼靶的功率可以更高。
4、1922年10月，美国芝加哥大学康普顿（Arthur Holly Compton）教授与中国研究生吴有训研究X射线非相干散
射促进了X射线学的发展。他们发现当X射线光子与照射
物质中束缚力不太大的外层电子碰撞时，电子一部分能量 成为反冲电子，而原光子却因碰撞而损失能量，使X射线 波长增加，以减少能量增加波长的形式改变传播方向，称 为非相干散射。这是从量子论出发设想的，而实验现象是
激
老Bragg发现了X射线的特征谱,莫塞莱 (Moseley）对其进行了研究，并推导出了 Kα射线的波长λ Kα的计算公式为： λKα= 4/[3R（Z – σ）2]
晶体结构 显微组 织
化学组成
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。 材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品 的化学组成、显微结构以及生产工 艺过程中的变化规律的研究方法。即 用什么设备、仪器、如何研究？
由于在阴阳极之间一般需加数万伏的高压，阳极接地而阴极为负高压，玻璃就是在
阴阳极之间及阴极和管座之间起绝缘作用。在X射线管壳上，一般开有四个窗口，两 个在长条形螺旋灯00的角度，称取
出角。因此在垂直于上述连线的垂直面上看到的是一个点，是为点光源；而另两个
开在与长形灯丝平行的方向，其中心连线方向与长形螺旋灯丝的轴垂直，故得到的 是线焦点。四个窗口在同一个平面上。这种X射线管比之伦琴当时所用的阴极射线管 更复杂、精密和完善。更重要的是其功率大了许多，从几十瓦发展到几百瓦，甚至 数千瓦，一般铜靶的功率在2000W左右，钨、钼靶的功率可以更高。
4、1922年10月，美国芝加哥大学康普顿（Arthur Holly Compton）教授与中国研究生吴有训研究X射线非相干散
射促进了X射线学的发展。他们发现当X射线光子与照射
物质中束缚力不太大的外层电子碰撞时，电子一部分能量 成为反冲电子，而原光子却因碰撞而损失能量，使X射线 波长增加，以减少能量增加波长的形式改变传播方向，称 为非相干散射。这是从量子论出发设想的，而实验现象是
激
老Bragg发现了X射线的特征谱,莫塞莱 (Moseley）对其进行了研究，并推导出了 Kα射线的波长λ Kα的计算公式为： λKα= 4/[3R（Z – σ）2]
《布氏硬度试验》课件
《布氏硬度试验》ppt课件
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目录
• 布氏硬度试验简介 • 布氏硬度试验原理 • 布氏硬度试验的操作流程 • 布氏硬度试验的影响因素 • 布氏硬度试验的优点与局限性 • 布氏硬度试验的案例分析
01
布氏硬度试验简介
硬度测试的意义
硬度测试是材料科学中重要的检测手段，用于评估材料的抵抗变形和破裂的能力。
试验操作步骤
01
02
03
04
放置试样
将试样放置在试验台上，确保 试样与试验台接触稳定。
施加试验力
按照标准规定的试验力，缓慢 施加试验力，直至钢球与试样
表面接触。
保持规定时间
保持试验力在试样表面，按照 标准规定的时间（通常为10-
15秒）保持压力。
卸载试验力
在规定时间结束后，缓慢卸载 试验力。
试验后处理
试样表面的处理
试样表面的处理对硬度值有直接影响。在试验前应对试样表面进行研磨、抛光 等处理，以确保表面质量符合要求，从而提高硬度值的准确性。
试样表面的温度
试样表面的温度对硬度值也有影响。如果表面温度过高或过低，会导致硬度值 不稳定，影响试验结果的可靠性。因此，在试验过程中应控制试样表面的温度 ，以保证结果的准确性。
在钢铁、有色金属、陶瓷、玻璃等行 业中，布氏硬度试验被广泛用于原材 料、半成品和成品的硬度检测，以确 保产品质量和工艺控制。
02
布氏硬度试验原理
布氏硬度试验的原理
布氏硬度试验基于测量压痕的直 径来评估材料的硬度。通过测量 材料在一定压力下压痕的直径，
可以确定材料的硬度值。
布氏硬度试验适用于各种不同类 型的材料，包括金属、塑料、陶
试验力F的稳定性
在试验过程中，试验力需要保持稳定 ，以确保硬度值的准确性。如果试验 力波动较大，会导致硬度值不稳定， 影响试验结果的可靠性。
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• 布氏硬度试验简介 • 布氏硬度试验原理 • 布氏硬度试验的操作流程 • 布氏硬度试验的影响因素 • 布氏硬度试验的优点与局限性 • 布氏硬度试验的案例分析
01
布氏硬度试验简介
硬度测试的意义
硬度测试是材料科学中重要的检测手段，用于评估材料的抵抗变形和破裂的能力。
试验操作步骤
01
02
03
04
放置试样
将试样放置在试验台上，确保 试样与试验台接触稳定。
施加试验力
按照标准规定的试验力，缓慢 施加试验力，直至钢球与试样
表面接触。
保持规定时间
保持试验力在试样表面，按照 标准规定的时间（通常为10-
15秒）保持压力。
卸载试验力
在规定时间结束后，缓慢卸载 试验力。
试验后处理
试样表面的处理
试样表面的处理对硬度值有直接影响。在试验前应对试样表面进行研磨、抛光 等处理，以确保表面质量符合要求，从而提高硬度值的准确性。
试样表面的温度
试样表面的温度对硬度值也有影响。如果表面温度过高或过低，会导致硬度值 不稳定，影响试验结果的可靠性。因此，在试验过程中应控制试样表面的温度 ，以保证结果的准确性。
在钢铁、有色金属、陶瓷、玻璃等行 业中，布氏硬度试验被广泛用于原材 料、半成品和成品的硬度检测，以确 保产品质量和工艺控制。
02
布氏硬度试验原理
布氏硬度试验的原理
布氏硬度试验基于测量压痕的直 径来评估材料的硬度。通过测量 材料在一定压力下压痕的直径，
可以确定材料的硬度值。
布氏硬度试验适用于各种不同类 型的材料，包括金属、塑料、陶
试验力F的稳定性
在试验过程中，试验力需要保持稳定 ，以确保硬度值的准确性。如果试验 力波动较大，会导致硬度值不稳定， 影响试验结果的可靠性。
材料分析测试技术课件
*
PDF卡片的内容（3）
*
晶体学数据：Sys.—晶系；S.G—空间群；a0、b0、c0，α、β、γ—晶胞参数；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z—晶胞中原子或分子的数目； Ref—参考资料。
光学性质： εα、nωβ、εγ—折射率；Sign—光性正负；2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点；Color—颜色； Ref—参考资料。
表面上看起来 dhkl 好象与有关, 实际上它是产生主要反射线的晶面间的距离. 由晶体的决定的, 与入射波长无关.
这套数据就好象人的指纹一样, 可以用来确定相应的结晶物相. 现在内容最丰富的多晶衍射数据是由JCPDS ( Joint Committee on Powder Diffraction Standards)编的PDF卡, 即粉末衍射卡.
矿物检索手册等品种。
Fink无机索引；
有机相检索手册；
Hanawalt无机物检索手册；
无机相字母索引；
*
Hanawalt无机相数值索引
索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索引中占一横行。每个条目中的内容包括： 衍射花样中八条强线的面间距和相对强度，按相对强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，化学式，卡片编号，参比强度（I/Ic）。 索引示例 索引说明
*
New format – data rearranged in tabular sections with point and click interfaces
Still have “card” option
PDF Card – new format
*
PDF试样图
*
*
PDF卡片结构图
*
一、基本原理
*
任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花样都是一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物质的衍射花样机械叠加而成。
PDF卡片的内容（3）
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晶体学数据：Sys.—晶系；S.G—空间群；a0、b0、c0，α、β、γ—晶胞参数；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z—晶胞中原子或分子的数目； Ref—参考资料。
光学性质： εα、nωβ、εγ—折射率；Sign—光性正负；2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点；Color—颜色； Ref—参考资料。
表面上看起来 dhkl 好象与有关, 实际上它是产生主要反射线的晶面间的距离. 由晶体的决定的, 与入射波长无关.
这套数据就好象人的指纹一样, 可以用来确定相应的结晶物相. 现在内容最丰富的多晶衍射数据是由JCPDS ( Joint Committee on Powder Diffraction Standards)编的PDF卡, 即粉末衍射卡.
矿物检索手册等品种。
Fink无机索引；
有机相检索手册；
Hanawalt无机物检索手册；
无机相字母索引；
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Hanawalt无机相数值索引
索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索引中占一横行。每个条目中的内容包括： 衍射花样中八条强线的面间距和相对强度，按相对强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，化学式，卡片编号，参比强度（I/Ic）。 索引示例 索引说明
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New format – data rearranged in tabular sections with point and click interfaces
Still have “card” option
PDF Card – new format
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PDF试样图
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PDF卡片结构图
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一、基本原理
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任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花样都是一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物质的衍射花样机械叠加而成。
材料分析测试技术PPT课件
■分光晶体：是专门用来对X射线起分光 作用的晶体，它具有高的衍射效率、强 的反射能力和好的分辨率。每种晶体只 能色散一段范围波长的X射线，只适用于 一定原子序数的元素分析。常见的分光 晶体及其应用范围见P160表2-7。
■X射线探测器：WDS中使用的探测器和 XRD中使用的一样。
5
WWDDSS和EDSS的的比比较较
能谱仪（EDS）
• 目前最常用的能谱仪是Si(Li)X射线能谱仪。 其关键部件是Si(Li)检测器即锂漂移硅固态 检测器（结构示意图见P162图2-94）。
• Si(Li)探测器要始终处在真空中，探头装在 与存有液氮的杜瓦瓶相连的冷指内，日常 保养麻烦费用较高。
1
Si(Li)能谱仪的优点
▲分析速度快，几分钟内即可分析和确定样 品中含有的所有元素。分析范围为11Na～ 92U的所有元素。
操作特性
WDS
分析元素范围 Z≥4
分辨率
高
分析精度
±1～5%
对表面要求 平整,光滑
分析速度
慢
谱失真
少
最小束斑直径 ～200nm
探测极限
0.01～0.1％
使用范围
精确的定量分
析
EDS
Z≥11 低
≤±5% 粗糙表面也适用
快
多
～5nm
0.1～0.5％
适合于与SEM配合
使用
6
EPMA分析方法
EPMA有四种分析方法
11
2.8 扫描隧道显微镜（简介）
• 扫描隧道显微镜简称STM，是新型的表面分析仪 器，是1982年，由G.Binnig和H.Rhrer等人发明 的，该发明于1986年获诺贝尔奖。
• STM的原理：STM以原子尺度的极细探针及样品 作为电极，当针尖与样品非常接近时（约1nm）， 就产生隧道电流。通过记录扫描过程中，针尖位 移的变化，可得到样品表面三维显微形貌图。
■X射线探测器：WDS中使用的探测器和 XRD中使用的一样。
5
WWDDSS和EDSS的的比比较较
能谱仪（EDS）
• 目前最常用的能谱仪是Si(Li)X射线能谱仪。 其关键部件是Si(Li)检测器即锂漂移硅固态 检测器（结构示意图见P162图2-94）。
• Si(Li)探测器要始终处在真空中，探头装在 与存有液氮的杜瓦瓶相连的冷指内，日常 保养麻烦费用较高。
1
Si(Li)能谱仪的优点
▲分析速度快，几分钟内即可分析和确定样 品中含有的所有元素。分析范围为11Na～ 92U的所有元素。
操作特性
WDS
分析元素范围 Z≥4
分辨率
高
分析精度
±1～5%
对表面要求 平整,光滑
分析速度
慢
谱失真
少
最小束斑直径 ～200nm
探测极限
0.01～0.1％
使用范围
精确的定量分
析
EDS
Z≥11 低
≤±5% 粗糙表面也适用
快
多
～5nm
0.1～0.5％
适合于与SEM配合
使用
6
EPMA分析方法
EPMA有四种分析方法
11
2.8 扫描隧道显微镜（简介）
• 扫描隧道显微镜简称STM，是新型的表面分析仪 器，是1982年，由G.Binnig和H.Rhrer等人发明 的，该发明于1986年获诺贝尔奖。
• STM的原理：STM以原子尺度的极细探针及样品 作为电极，当针尖与样品非常接近时（约1nm）， 就产生隧道电流。通过记录扫描过程中，针尖位 移的变化，可得到样品表面三维显微形貌图。
《测试技术》教学课件 绪论
在产品的研制,生产和使用维护的全寿命 在产品的研制,生产和使用维护的全寿命 研制 和使用维护 过程中都离不开测试技术和测试装备, 过程中都离不开测试技术和测试装备,它们 是确保产品"可靠性,可维修性,可保障性" 是确保产品"可靠性,可维修性,可保障性" 的重要支柱 . 测试仪器及由 及由各种测试仪器组成的测试系 测试仪器及由各种测试仪器组成的测试系 则是测试技术的最终体现. 统则是测试技术的最终体现.
3,尺寸向两个极端发展 , 两个极端就是指相对于现在测量尺寸的 大尺寸和小尺寸.如飞机外形的测量, 大型机械关键部件测量,高层建筑电梯 导轨的准直测量,油罐车的现场校准等 都要求能进行大尺寸测量;微电子技术, 生物技术的快速发展,探索物质微观世 界的需求,测量精度的不断提高,又要 求进行微米,纳米测试.
动态量测试的基本特点: 动态量测试的基本特点
由于被测量的动态性决定 了测量方法的特殊性,测试系 统的复杂性和从被测信号中获 取有用信息的丰富性.
四,测试技术的应用
1,机电工程中的应用
密歇根大学的机械手装配模型AGV自动送货车 自动送货车
机械手, 机械手,机器人中的传感器
转动/移动位置传感器,力传感器,视觉传感器, 转动/移动位置传感器,力传感器,视觉传感器,听觉 传感器, 接近距离传感器, 触觉传感器, 热觉传感器, 传感器 , 接近距离传感器 , 触觉传感器 , 热觉传感器 , 嗅 觉传感器. 觉传感器.
测量原理确定后,根据对测量任务的具体要 求和现场实际情况,需要采用不同的测量方 法,如直接测量法或间接测量法,电测法或 非电测法,模拟量测量法或数字量测量法, 等精度或不等精度测量法等. 在确定了被测量的测量原理和测量方法以后, 就要设计或选用装置组成测量系统. 实际测试得到的数据必须加以处理,才能得 到正确可靠的结果
材料分析测试方法课件
详细描述
紫外光谱法利用紫外线照射样品，测量样品对不同波长紫外光的吸收或反射，从而获得样品的紫外光谱。紫外光 谱图中，不同波长的峰代表着不同的化学键或官能团，通过比对标准谱图可以确定样品的化学组成和结构。此外 ，紫外光谱法还可以用于研究材料的电子云分布和能级结构。
核磁共振
总结词
核磁共振是一种常用的材料分析方法， 可以提供分子结构和化学键信息，以及 材料的磁学性质。
THANKS
03
布氏硬度
通过测量压痕直径来确定硬度 ，主要适用于硬质材料，如钢
和硬铝合金。
韧性测试
要点一
冲击测试
通过在材料上施加冲击力来测量其韧性，通常使用摆锤冲 击仪进行测试。
要点二
弯曲测试
通过在材料上施加弯曲力来测量其韧性，通常使用三点或 四点弯曲测试仪进行测试。
拉伸测试
弹性模量测试
通过测量材料在拉伸过程中的弹性变形来计算弹性模量 ，通常使用拉伸试验机进行测试。
应用
常用于材料科学、化学、生物学等领域 ，用于研究材料的晶体结构和化学键结 构等。
优点
可以快速、准确地测定晶体结构，且对 样品的损害较小。
缺点
对于非晶体或复杂的多晶材料，分析结 果可能存在误差。
中子衍射分析
原理
中子衍射分析是一种通过测量中子 在晶体中衍射角度的方法，推断晶
体结构的技术。
应用
常用于研究材料内部的结构和化学 键等信息，尤其适用于研究原子序
数较小的元素。
优点
对于某些元素，如氢、硼等，中子 衍射比X射线衍射更具优势。
缺点
需要使用中子源，实验成本较高， 且对样品的损害程度尚不明确。
红外光谱法
01
原理
红外光谱法是一种通过测量样 品对红外光的吸收光谱的方法 ，推断样品分子结构的的技术
紫外光谱法利用紫外线照射样品，测量样品对不同波长紫外光的吸收或反射，从而获得样品的紫外光谱。紫外光 谱图中，不同波长的峰代表着不同的化学键或官能团，通过比对标准谱图可以确定样品的化学组成和结构。此外 ，紫外光谱法还可以用于研究材料的电子云分布和能级结构。
核磁共振
总结词
核磁共振是一种常用的材料分析方法， 可以提供分子结构和化学键信息，以及 材料的磁学性质。
THANKS
03
布氏硬度
通过测量压痕直径来确定硬度 ，主要适用于硬质材料，如钢
和硬铝合金。
韧性测试
要点一
冲击测试
通过在材料上施加冲击力来测量其韧性，通常使用摆锤冲 击仪进行测试。
要点二
弯曲测试
通过在材料上施加弯曲力来测量其韧性，通常使用三点或 四点弯曲测试仪进行测试。
拉伸测试
弹性模量测试
通过测量材料在拉伸过程中的弹性变形来计算弹性模量 ，通常使用拉伸试验机进行测试。
应用
常用于材料科学、化学、生物学等领域 ，用于研究材料的晶体结构和化学键结 构等。
优点
可以快速、准确地测定晶体结构，且对 样品的损害较小。
缺点
对于非晶体或复杂的多晶材料，分析结 果可能存在误差。
中子衍射分析
原理
中子衍射分析是一种通过测量中子 在晶体中衍射角度的方法，推断晶
体结构的技术。
应用
常用于研究材料内部的结构和化学 键等信息，尤其适用于研究原子序
数较小的元素。
优点
对于某些元素，如氢、硼等，中子 衍射比X射线衍射更具优势。
缺点
需要使用中子源，实验成本较高， 且对样品的损害程度尚不明确。
红外光谱法
01
原理
红外光谱法是一种通过测量样 品对红外光的吸收光谱的方法 ，推断样品分子结构的的技术
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• 《材料近代分析测试方法》常铁钧 邹欣主编 哈工大版
• 《无机材料显微结构分析》周志超等编、浙大 版
• 《材料现代分析方法》左演声等主编、北京工 大版
• 《现代材料研究方法》 王世中 臧鑫士主编 北 京航空航天大学版
• 《材料分析方法》周玉主编，机械工业出版社
第第一一章章 XX射射线线衍衍射射分分析析
W.H.Bragg的儿子William Lawrence Bragg对X射线衍射研 究也感兴趣。1912年夏，W.L.Bragg利用NaCl、KCl、ZnS 等晶体进行X射线衍射实验，他将晶体出现衍射看作晶体中 原子面的反射，测定出NaCl、KCl、ZnS等第一批晶体的结 构，同时推导出满足衍射条件的Bragg方程。
本章主要讲以下内容： ● X射线的物理基础； ●晶体的点阵结构（简介）； ●X射线衍射几何条件（重点讲Bragg定律）； ●X射线衍射束的强度； ●多晶体的物相定性分析和定量分析； ●X射线衍射仪（XRD）的原理、结构和应用； ●晶粒度的测定及X射线衍射分析在其他方面的
应用。
绪论
一、X射线的发现与X射线学的发展 1、1895年11月W.C.Roentgen研究阴极射线
3.微观结构分析
▲ 微观结构分析主要分析材料的微观晶 体结构，即材料由哪几种晶体组成，晶 体的晶胞尺寸如何，各种晶体的相对含 量多少等。
▲ 结构分析常用的方法有：ＸＲＤ法、 TEM法、TG法、ＤＴＡ法、红外法等。 这些方法以及所用的仪器设备是我们要 学习的重点。
4.显微组织分析
• 主要是分析材料的微观组织形貌。 • 显微组织分析常用的分析手段有：普通光
学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（ＳＥ M）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）等。 • 本课程主要学习ＳＥＭ和ＴＥＭ的原理及 分析方法。
二、学习本课程的目的：
• 了解研究无机非金属材料的主要方法； • 了解各种研究方法的基本原理、特点及
用途。 • 为今后工作以及毕业论文的写作打下一
定的基础。
参考书：
• 《材料研究与测试方法》张国栋主编，冶金工 业出版社
2. 性能分析
材料根据其用途不同，也有不同的性能要求， 因此材料的性能种类特别多，其分析方法也特别多 。例如结构材料中主要关注其力学性能，而力学性 能主要分析材料的强韧性指标，那么就有很多种材 料强韧性指标测量的方法和设备，功能材料主要对 材料的某些功能指标感兴趣，对于不同的功能指标 就有相应的测量分析方法。这里不再多讲。
1.化学组成分析：
主要研究原料和制品的化学组成。化学组成分 析也叫化学成分分析。常用的分析方法有：普 通化学分析；仪器化学分析（包括ICP光谱、 直读光谱、Ｘ射线荧光光谱、激光光谱等等）。 化学分析本课程不介绍。因为化学分析的目的 就是知道化学成分含量，不管用那个分析方法， 只要能精确告诉我们结果就行。
在材料研究中,做形貌和结构分析一般可根据分析目的选用下面的分析方法:
分析目的
分析方法
光学显微术(如金相电子显微术﹡
(即组织形貌分析)
投影式或接触式X射线显微术
显微自射线照相术
相分分析 结构分析
各种常量化学分析 微区分析 X射线光谱和能谱术﹡ 各种电子能谱分析 X射线衍射﹡ 电子衍射﹡ 红外光谱 穆斯堡尔谱等
材料分析测试技术
主讲: 吴建鹏 孔新刚
绪绪 论论
一、本课程研究的内容: 首先介绍材料科学的概念:材料科学 是研究材料的化学组成、晶体结构、 显微组织、使用性能四者之间关系 的一门科学。
我们研究材料就是通过改变材料的组成、 结构、组织，来达到提高和改善材料的 使用性能的目的。
我们可用材料四面体来形象的进行描述：
1914年，W.L.Bragg发表了金属铜的晶体结构。这一结构 提供了金属中原子进行密堆积的实验数据。证实了 W.Barlow（巴罗）关于金属中原子密堆积的模型。1915年 布拉格父子获得诺贝尔奖。
4、1922年10月，美国芝加哥大学康普顿（Arthur Holly Compton）教授与中国研究生吴有训研究X射线非相干散 射促进了X射线学的发展。他们发现当X射线光子与照射 物质中束缚力不太大的外层电子碰撞时，电子一部分能量 成为反冲电子，而原光子却因碰撞而损失能量，使X射线 波长增加，以减少能量增加波长的形式改变传播方向，成 为非相干散射。这是从量子论出发设想的，而实验现象是 1922年10月康普顿和吴有训发现的，故称康-吴效应。这 一实验的成功为爱因斯坦1905年提出的光量子假说提供了 有力证据。1927年康普顿也因此获得诺贝尔奖。
使用性能
化学组成
晶体结构
显微组 织
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。
材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品 的化学组成、显微结构以及生产工 艺过程中的变化规律的研究方法。即 用什么设备、仪器、如何研究？
管时，发现一种有穿透力的肉眼看不见 的射线，称为X射线(伦琴射线)。当即在 医学上应用X射线透视技术。 Rontgen因 为发现了X射线，于1901年获得第一个诺 贝尔物理奖。
2、1912年劳埃(M.Von Laue)以晶体为光栅，发现了晶体的X射线 衍射现象，确定了X射线的电磁波性和晶体结构的周期性。 1914年劳埃获得诺贝尔物理奖。 Laue Equation:
Laue实验及后来证实了： • X射线具有波粒二象性，它波长短，光子能量(E=hυ) 大。 • X射线和其它电磁波一样，能产生反射、折射、散射、干涉、
衍射、偏振和吸收等现象。 • X射线波长介于紫外线和γ-射线之间，波长范围0.01-100Å。
3、在1912年前后，William Henry Bragg用电离分光计研究X射 线谱，并用以测量衍射线的方向和强度。他发现X射线谱中 除有连续光谱外，尚有波长取决于靶材的特征光谱，它可 为晶体衍射提供波长单一、强度集中的特征X射线。金刚石 是第一个应用特征射线的衍射数据测定结构的晶体，下图 中示出了金刚石的结构。
• 《无机材料显微结构分析》周志超等编、浙大 版
• 《材料现代分析方法》左演声等主编、北京工 大版
• 《现代材料研究方法》 王世中 臧鑫士主编 北 京航空航天大学版
• 《材料分析方法》周玉主编，机械工业出版社
第第一一章章 XX射射线线衍衍射射分分析析
W.H.Bragg的儿子William Lawrence Bragg对X射线衍射研 究也感兴趣。1912年夏，W.L.Bragg利用NaCl、KCl、ZnS 等晶体进行X射线衍射实验，他将晶体出现衍射看作晶体中 原子面的反射，测定出NaCl、KCl、ZnS等第一批晶体的结 构，同时推导出满足衍射条件的Bragg方程。
本章主要讲以下内容： ● X射线的物理基础； ●晶体的点阵结构（简介）； ●X射线衍射几何条件（重点讲Bragg定律）； ●X射线衍射束的强度； ●多晶体的物相定性分析和定量分析； ●X射线衍射仪（XRD）的原理、结构和应用； ●晶粒度的测定及X射线衍射分析在其他方面的
应用。
绪论
一、X射线的发现与X射线学的发展 1、1895年11月W.C.Roentgen研究阴极射线
3.微观结构分析
▲ 微观结构分析主要分析材料的微观晶 体结构，即材料由哪几种晶体组成，晶 体的晶胞尺寸如何，各种晶体的相对含 量多少等。
▲ 结构分析常用的方法有：ＸＲＤ法、 TEM法、TG法、ＤＴＡ法、红外法等。 这些方法以及所用的仪器设备是我们要 学习的重点。
4.显微组织分析
• 主要是分析材料的微观组织形貌。 • 显微组织分析常用的分析手段有：普通光
学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（ＳＥ M）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）等。 • 本课程主要学习ＳＥＭ和ＴＥＭ的原理及 分析方法。
二、学习本课程的目的：
• 了解研究无机非金属材料的主要方法； • 了解各种研究方法的基本原理、特点及
用途。 • 为今后工作以及毕业论文的写作打下一
定的基础。
参考书：
• 《材料研究与测试方法》张国栋主编，冶金工 业出版社
2. 性能分析
材料根据其用途不同，也有不同的性能要求， 因此材料的性能种类特别多，其分析方法也特别多 。例如结构材料中主要关注其力学性能，而力学性 能主要分析材料的强韧性指标，那么就有很多种材 料强韧性指标测量的方法和设备，功能材料主要对 材料的某些功能指标感兴趣，对于不同的功能指标 就有相应的测量分析方法。这里不再多讲。
1.化学组成分析：
主要研究原料和制品的化学组成。化学组成分 析也叫化学成分分析。常用的分析方法有：普 通化学分析；仪器化学分析（包括ICP光谱、 直读光谱、Ｘ射线荧光光谱、激光光谱等等）。 化学分析本课程不介绍。因为化学分析的目的 就是知道化学成分含量，不管用那个分析方法， 只要能精确告诉我们结果就行。
在材料研究中,做形貌和结构分析一般可根据分析目的选用下面的分析方法:
分析目的
分析方法
光学显微术(如金相电子显微术﹡
(即组织形貌分析)
投影式或接触式X射线显微术
显微自射线照相术
相分分析 结构分析
各种常量化学分析 微区分析 X射线光谱和能谱术﹡ 各种电子能谱分析 X射线衍射﹡ 电子衍射﹡ 红外光谱 穆斯堡尔谱等
材料分析测试技术
主讲: 吴建鹏 孔新刚
绪绪 论论
一、本课程研究的内容: 首先介绍材料科学的概念:材料科学 是研究材料的化学组成、晶体结构、 显微组织、使用性能四者之间关系 的一门科学。
我们研究材料就是通过改变材料的组成、 结构、组织，来达到提高和改善材料的 使用性能的目的。
我们可用材料四面体来形象的进行描述：
1914年，W.L.Bragg发表了金属铜的晶体结构。这一结构 提供了金属中原子进行密堆积的实验数据。证实了 W.Barlow（巴罗）关于金属中原子密堆积的模型。1915年 布拉格父子获得诺贝尔奖。
4、1922年10月，美国芝加哥大学康普顿（Arthur Holly Compton）教授与中国研究生吴有训研究X射线非相干散 射促进了X射线学的发展。他们发现当X射线光子与照射 物质中束缚力不太大的外层电子碰撞时，电子一部分能量 成为反冲电子，而原光子却因碰撞而损失能量，使X射线 波长增加，以减少能量增加波长的形式改变传播方向，成 为非相干散射。这是从量子论出发设想的，而实验现象是 1922年10月康普顿和吴有训发现的，故称康-吴效应。这 一实验的成功为爱因斯坦1905年提出的光量子假说提供了 有力证据。1927年康普顿也因此获得诺贝尔奖。
使用性能
化学组成
晶体结构
显微组 织
在材料四面体中，生产工艺决定 晶体结构和显微组织。
材料科学与材料工程的区别就在 于：材料科学主要研究四组元之 间的关系；而材料工程则研究如 何利用这四组元间的关系来研究 开发新材料、新产品。
本课程的内容:
研究生产硅酸盐材料的原料和制品 的化学组成、显微结构以及生产工 艺过程中的变化规律的研究方法。即 用什么设备、仪器、如何研究？
管时，发现一种有穿透力的肉眼看不见 的射线，称为X射线(伦琴射线)。当即在 医学上应用X射线透视技术。 Rontgen因 为发现了X射线，于1901年获得第一个诺 贝尔物理奖。
2、1912年劳埃(M.Von Laue)以晶体为光栅，发现了晶体的X射线 衍射现象，确定了X射线的电磁波性和晶体结构的周期性。 1914年劳埃获得诺贝尔物理奖。 Laue Equation:
Laue实验及后来证实了： • X射线具有波粒二象性，它波长短，光子能量(E=hυ) 大。 • X射线和其它电磁波一样，能产生反射、折射、散射、干涉、
衍射、偏振和吸收等现象。 • X射线波长介于紫外线和γ-射线之间，波长范围0.01-100Å。
3、在1912年前后，William Henry Bragg用电离分光计研究X射 线谱，并用以测量衍射线的方向和强度。他发现X射线谱中 除有连续光谱外，尚有波长取决于靶材的特征光谱，它可 为晶体衍射提供波长单一、强度集中的特征X射线。金刚石 是第一个应用特征射线的衍射数据测定结构的晶体，下图 中示出了金刚石的结构。