《材料科学研究方法》课程教学教案(2011.03)

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②《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P63-75;③《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。④林金辉等,《矿物岩石》,2005,25(3);⑤林金辉,《成都理工学报》,NO.25(1);⑥林金辉等,《矿物岩石》,NO.17(4);《材料近代分析测试方法实验指导书》.邱平善等主编.哈尔滨工程大学出版社,2001,P42-47。
教学基本内容:①材料测试技术与研究方法的内涵;②材料测试技术与研究方法的主要类型;③材料测试技术与研究方法的一般原理;④各种材料现代分析方法概述;⑤X射线的本质、产生、X射线光谱;⑥X射线与物质相互作用;⑦X射线滤光片。
教学重点和难点:①材料测试技术与研究方法的一般原理;②材料现代分析的主要方法及其分析原理和应用;③特征X射线谱的产生;④K系特征谱线的特点;⑤相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的基础;⑥X射线滤光片作用和选择原则。
思考题、讨论题、作业:①材料测试技术与研究方法的研究内涵是什么?②材料测试技术与研究方法的一般原理是什么?③材料现代分析的主要方法有哪些?④X射线的波长范围是多少?⑤X射线通过晶体时会产生什么现象?⑥特征X射线谱产生的本质原因是什么?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005;
教学后记:
授课时间
2011.3.18第四周星期五1-2节
授课题目
X射线衍射分析的应用(三)——点阵常数的精确测定
教学目的与要求:点阵常数是晶体物质的基本结构参数,点阵常数的测定在研究固态相变、确定固溶体类型、测定热膨胀系数等方面得到了广泛应用,由于点阵常数随各种条件变化而变化的数量级较小,因而有必要对点阵常数进行精确测定。X射线衍射方法是点阵常数测定的重要技术手段,掌握X射线衍射点阵常数的精确测定方法。
思考题、讨论题、作业:①谢乐方程(Scherrer公式)适用条件是什么?②非晶态物质的X射线衍射特征是什么?③X射线衍射技术测定固溶体成分的主要依据是什么?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P55-58;
②《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P91;③《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。④刘建路,张其春,林金辉.《现代技术陶瓷》,2002,91(1)。
思考题、讨论题、作业:①干涉指数(HKL)与晶面指数(hkl)之间的关系如何?②衍射产生的必要条件是什么?③布拉格方程说明了什么现象?④为什么X射线通过晶所产生的衍射线是有限的?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P12-20;
②《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P19-25;③《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。
教学基本内容:①宏观应力测定的基本原理;②宏观应力测定的方法;③宏观应力测定应注意的问题。
教学重点和难点:①宏观应力测定公式;②固定ψ法;③固定ψ0法。
教学过程:自学内容:内应力分类,X射线衍射各种应力测定的理论依据;X射线衍射方法宏观应力测定的基本原理;举例说明固定ψ法、固定ψ0法(0°-45°法、sin2ψ法)测定宏观应力的过程步骤;宏观应力测定应注意的问题(峰位的准确测定、应力常数K的确定、衍射面的选定、试样的状态等)。
教学基本内容:①物相定性分析;②物相定量分析;③物相分析实例。
教学重点和难点:①混合物的物相定性分析;②K值法(参比强度法或基体冲洗法)进行物相定量分析。
教学过程:简要介绍相和物相分析的基本概念,讲授应用X射线衍射方法进行物相定性、定量分析的基本原理、基本方法、基本过程步骤、注意事项,并以研究成果举例说明。
教学后记:
授课时间
2011.3.11第三周星期五1-2节
授课题目
X射线衍射分析的应用(一)——物相定性、定量分析
教学目的与要求:物相是决定或影响材料性能的重要因素,X射线衍射方法是物相分析的重要技术手段,理解X射线衍射物相定性、定量分析的理论依据和方法,学会熟练应用X射线衍射方法进行物相定性、定量分析。
教学基本内容:①布拉格方程的推导;②布拉格方程的的物理含义(布拉格定律);③布拉格方程的讨论。
教学重点和难点:①布拉格方程的的物理含义;②衍射级数的含义;③干涉指数(HKL)与晶面指数(hkl)之间的关系;④衍射极限条件;⑤衍射产生的必要条件。
教学过程:介绍布拉格方程的推导,解释布拉格方程的的物理含义及各参数之间的相互关系,说明拉格方程在衍射分析中的重要性,讨论拉格方程与衍射产生之间的关系。
思考题、讨论题、作业:①结构因子(素)受哪些因素影响?②不同点阵类型晶胞的结构因子(素)有何特点?③什么是系统消光?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P23-29;
②《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P26-35;③《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P52-54;
②《材料近代分析测试方法实验指导书》.邱平善等主编.哈尔滨工程大学出版社,2001,P48-53。
③《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P76-89;④《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。
教学过程:介绍材料科学与工程专业学生学习材料测试技术与研究方法课程的重要性,解释材料测试技术与研究方法的内涵,讲述材料现代分析的一般原理和主要方法,概要介绍主要材料现代分析方法的分析原理和基本应用。
介绍X射线的本质特征,解释X射线(特征X射线谱)产生的原因,讲述X射线与物质相互作用所产生的相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的基础,概要介绍X射线滤光片作用和选择原则。
②《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版;③《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。
教学后记:
授课时间
2011.3.4第二周星期五1-2节
授课题目
X射线衍射方向
教学目的与要求:X射线衍射的本质是晶体中各原子相干散射波叠加的结果,X射线衍射方向(衍射线在空间分布的方位)是衍射波的基本特征之一,布拉格方程是探讨衍射方向的基础,通过对布拉格方程的推导与讨论,加深对衍射产生必要条件的理解。
教学后记:授课时间自学授课题目X射线衍射分析的应用(四)——宏观应力测定
教学目的与要求:宏观应力(δⅠ)是在物体中较大范围内存在并保持平衡的应力。X射线衍射方法是宏观应力测定的一种重要技术手段,宏观应力将引起衍射线向单一方向位移。要求理解X射线衍射方法宏观应力测定的基本原理,掌握X射线衍射宏观应力测定方法。
成都理工大学《材料科学研究方法》课程
教案
教师姓名林金辉教授
所在学院材料与化学化工学院
授课专业材料科学与工程
课程代码2004006
总学时48学分3
教材名称材料现代分析方法
2011年03月
授课时间
2011.3.1第二周星期二1-2节
授课题目
材料测试技术与研究方法概述X射线的物理学基础
教学目的与要求:了解本课程的性质、目的和要求,对材料测试技术与研究方法有一个全面、系统的认识,熟悉材料现代分析的一般原理和主要方法,对各种材料现代分析方法的基本原理和基本应用有概略的认识;X射线是X射线衍射分析的信号源,通过对X射线的本质、产生及其与物质相互作用的了解,为X射线衍射原理分析提供物理学基础。
思考题、讨论题、作业:①X射线物相分析与化学分析、光谱分析、X射线荧光光谱分析、电子探针有何区别?②物相定性和定量分析的主要依据是什么?③待测样品找不到对应的卡片的原因有哪些?如何解决?④参比强度K如何测定?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P45-51;
③《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P116-P133;④《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。
思考题、讨论题、作业:①说明透射电子显微镜的主要性能指标。②说明TEM的工作原理;③透射电子显微分析对样品有哪些要求?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P81-89;
②《材料近代分析测试方法实验指导书》.邱平善等主编.哈尔滨工程大学出版社,2001,P77-82;
教学基本内容:①点阵常数的误差来源;②点阵常数的精确测定方法;③点阵常数的精确测定实例。
教学重点和难点:①图解外推法;②最小二乘法;③标准样校正法。
教学过程:介绍点阵常数的误差来源,图解外推法、最小二乘法、标准样校正法点阵常数精确测定的基本原理和基本方法,并举例说明。
思考题、讨论题、作业:①为什么要对晶体的点阵常数进行精确测定?②点阵常数的误差来自哪里?③晶体的点阵常数是靠测定衍射线的什么而获得的?
教学后记:
授课时间
2011.3.15第四周星期二1-2节
授课题目
X射线衍射分析的应用(二)——晶粒度测定、非晶态物质及其晶化分析、固溶体测定
教学目的与要求:X射线衍射方法是晶粒度测定、非晶态物质及其晶化分析、固溶体测定的重要技术手段,理解X射线衍射晶粒度测定、非晶态物质及其晶化分析、固溶体测定的基本原理,学会X射线衍射分析的晶粒度测定、非晶态物质及其晶化分析、固溶体测定方法。
③《无机非金属材料测试方法》.杨南如.武汉工业大学出版社,新版,P76-89;④《近代分析测试方法》.常铁军.哈尔滨工业大学出版社,新版。
教学后记:
授课时间
2011.3.22第五周星期二1-2节
授课题目
透射电子显微分析——电子光学基础TEM的工作原理与构造样品制备
教学目的与要求:透射电子显微镜(TEM)是一种高分辨率、高放大倍数的显微镜,是观察分析材料形貌、组织和结构的有效工具,以聚焦电子束为照明源,透射电子为成像信号。要求了解电子光学基础,以加深对其工作原理的认识,熟悉TEM样品的制备方法和要求。
教学后记:
授课时间
2011.3.8第三周星期二1-2节
授课题目
X射线衍射强度、X射线衍射方法
教学目的与要求:X射线衍射的本质是晶体中各原子相干散射波叠加的结果,X射线衍射强度是衍射波的另一基本特征,通过晶胞衍射强度及其影响因素(结构因子)的讨论,加深对衍射产生充分条件的理解。
教学基本内容:①结构因子(素)与衍射强度的关系;②不同点阵晶胞的结构因子(素)分析;③系统消光及其含义;④X射线衍射方法与特点。
教学基本内容:①电子光学基础;②TEM的工作原理;③TEM的结构构造;④样品制备。
教学重点和难点:①电磁透镜的分辨本领、景深;②TEM的工作原理和性能指标;③复型样品的制备。
教学过程:介绍电磁透镜的像差、分辨本领、景深和焦长,TEM的工作原理和性能指标(分辨率、放大倍数、加速电压),主要构造部件及作用,间接样品(复型)、直接样品的制备方法和要求。
教学基本内容:①晶粒度测定;②非晶态物质及其晶化分析;③固溶体测定。
教学重点和难点:①谢乐方程(Scherrer公式):D(hkl)=Kλ/βcosθ;②结晶度Xc=Wc/(Wc+Wa);
、Xc=Ic/(Ic+K·Ia);③固溶体成分测定依据。
教学过程:介绍晶粒度测定的基本原理、基本方法、适用范围、注意事项和应用实例;非晶态物质结构特征及其X射线衍射特征、结晶度的测定和应用实例;固溶体成分测定的基本原理和基本方法。
思考题、讨论题、作业:①X射线衍射方法宏观应力测定的基本原理是什么?②X射线衍射方法宏观应力测定的方法有哪些?
参考资料(含参考书、文献等):①《材料分析方法》.周玉主编.机械工业出版社,2005,P52-54;
②《材料近代分析测试方法实验指导书》.邱平善等主编.哈尔滨工程大学出版社,2001,P48-53。
教学重点和难点:①不同点阵类型晶胞的结构因子(素)与晶面(干涉)指数的关系;②系统消光与衍射产生的充分必要条件。
教学过程:介绍结构因子(素)的含义及其与衍射强度的之间关系,讨论不同点阵类型晶胞的结构因子(素)特点,衍射产生的充分必要条件(系统消光+布拉格方程),讲授衍射强度的表示方法,简要介绍X射线衍射方法。
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