《材料科学研究方法》课程教学教案(2011.03)
材料研究方法教案
材料研究方法教案一、教学目标本课程旨在引导学生了解材料研究的基本原理和方法，培养学生相应的实验操作技巧和数据分析能力。
具体目标包括：1. 理解材料研究的意义和应用领域；2. 掌握材料研究的基本原理和方法；3. 培养学生的实验操作能力和实验安全意识；4. 培养学生的数据分析和实验报告撰写能力。
二、教学内容1. 材料研究概述a. 材料研究的定义、意义和应用领域；b. 材料研究的基本流程和方法论。
2. 材料分析方法a. 材料表征方法：X射线衍射、扫描电子显微镜等；b. 材料性能测试方法：拉伸试验、硬度测试等；c. 材料成分分析方法：色谱法、质谱法等。
3. 实验操作技巧a. 实验室基本操作规范；b. 实验仪器的正确使用方法；c. 实验数据记录和处理技巧。
4. 数据分析和实验报告撰写a. 学习使用统计方法分析实验数据；b. 学习编写材料研究实验报告的基本结构。
三、教学方法1. 授课讲解：通过讲解课件和示范实验操作来介绍材料研究的基本原理和方法。
2. 实验操作：安排学生进行一系列材料研究实验，培养他们的实验操作技巧和实验安全意识。
3. 数据分析和报告撰写：辅导学生使用统计方法分析实验数据，并指导他们撰写完整的实验报告。
四、教学评价教学评价主要采用以下几种方式：1. 实验操作报告的评分，包括实验数据记录、数据处理和报告撰写与格式等方面的评估。
2. 实际操作技能的考核，通过学生的实验操作来评估其实验操作能力和实验室安全意识。
3. 课堂小测验，测试学生对材料研究概念、原理和方法的掌握程度。
4. 学生的参与度和课堂表现综合评估。
五、教学资源1. 材料研究教材和参考书籍；2. 讲义和课件；3. 实验室设备和材料；4. 实验报告模板和指导。
六、教学安排根据教学内容和课程进度，将教学安排分为若干个教学单元，具体安排如下：1. 第一周：导论和材料研究概述；2. 第二周：材料表征方法；3. 第三周：材料性能测试方法；4. 第四周：材料成分分析方法；5. 第五周：实验操作技巧；6. 第六周：数据分析和实验报告撰写；7. 第七周：复习和总结。
材料研究方法
《材料研究方法》是材料专业的核心课程，通过本课程学习可以掌握在材料研究时选择何种仪器、怎样的方法和手段，对研究的结果又如何分析等知识，从而进入并驰骋材料的迷人世界！——课程团队课程概述本课程首先介绍晶体学基础知识，然后系统介绍X射线的物理基础、X射线衍射的方向与强度、多晶体X射线衍射分析的方法、X射线衍射仪及其在物相鉴定、宏微观应力与晶粒尺寸的测定、多晶体的织构分析等方面的应用；介绍了电子衍射的物理基础、衍射成像、运动学衬度理论、高分辨透射电子显微技术及透射电子显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜、电子探针、原子探针和背散射电子衍射仪的结构原理与应用；介绍了AES、XPS、XRF、STM、AFM、LEED 等常用表面分析技术和TG、DTA、DSC等常用热分析技术的原理、特点及其应用；最后简要介绍了EBSD、红外光谱、拉曼光谱和ICP等。
书中研究和测试的材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、非晶态材料、金属间化合物、复合材料等。
授课目标通过《材料研究方法》课程的学习，使学生掌握X射线衍射分析和电子衍射显微分析的基本概念、原理，掌握运用X射线衍射和电子衍射进行材料分析的基本方法，了解其它常见的材料研究方法如：SEM、APT、EDS、AES、LEED、STM、EBSD、DSC及光谱分析等。
课程大纲第1教学单元第1章晶体学基础（1周）知识点1- 晶体投影与标准极图知识点2-倒易点阵与晶带定律第1单元作业第1单元测验第2教学单元第2章X射线的物理基础（1周）知识点1-X射线产生与X射线谱知识点2-X射线与物质的作用第2单元测验第2单元作业第3教学单元第3章X射线的衍射原理（2周）知识点1-劳埃方程与布拉格方程知识点2-布拉格方程图解与衍射方法知识点3-电子、原子、单胞对x射线的散射知识点4-点阵消光与系统消光规律知识点5-单晶体对X射线的散射与干涉函数知识点6-多晶单相与多相对X射线的散射第3单元测验第3单元作业第4教学单元第4章X射线的多晶衍射分析及其应用（3周）知识点1-X射线衍射仪原理知识点2-物相定性分析知识点3-物相定量分析知识点4-点阵常数的精确测定知识点5-宏观应力分析知识点6-非晶分析知识点7-织构分析1-丝织构知识点8-织构分析2-板织构知识点9 -X射线其他应用第4单元测验第4单元练习第5教学单元第5章电子显微分析基础（1周）知识点1-电子散射及电子束与固体物质的作用知识点2-电子衍射原理知识点3-标准电子衍射花样及偏移矢量本章小结第5单元练习第5单元测验第6教学单元第6章透射电子显微镜（3周）知识点1-透射电镜原理与电磁透镜知识点2-像差及景深与焦长知识点3-分辨率与电子光学系统知识点4-电镜附件与选区衍射知识点5-电子衍射花样与标定知识点6-复杂电子衍射花样知识点7-衬度理论及等厚与等倾条纹知识点8-非理想晶体衍射衬度-层错知识点9-非理想晶体衍射衬度-位错第6单元测验第6单元练习第7教学单元第7章薄晶体的高分辨像（0.5周）知识点1-高分辨原理知识点2-高分辨图像第7单元测验第7单元练习第8教学单元第8章扫描电子显微镜及电子探针（0.5周）知识点1-扫描电子显微镜知识点2-电子探针与扫描透射电镜第8单元测验第8单元练习第9教学单元第9章表面分析技术（1周）知识点1-俄歇电子能谱分析知识点2-X射线光电子能谱仪知识点3-XRF-STM知识点4-AFM与LEED第9单元测验题第9单元作业第10教学单元第10章热分析技术（0.5周）知识点1-热分析技术原理知识点2-热分析的应用第10单元练习第10单元测验第11教学单元第11章背散射电子衍射（0.5周）知识点1-电子背散射衍射原理知识点2-电子背散射衍射应用第11单元测验第11单元练习第12教学单元光谱分析（0.5周）知识点1-红外光谱知识点2-拉曼光谱法知识点3-电感耦合等离子体原子发射光谱第12单元测验第12单元作业第13单元原子探针显微分析（0.5周）知识点1-原子探针显微分析知识点2-原子探针层析的应用第13单元测验第13单元作业。
《材料研究方法》教学大纲
《材料研究方法》教学大纲一、课程概述本课程旨在介绍材料研究的基本思想、方法和技术。
通过学习本课程，学生将了解材料研究的基本过程，熟悉材料研究常用的实验方法和分析技术，并具备进行初步材料研究的能力。
二、教学目标1.了解材料研究的基本思想和方法；2.掌握材料实验的基本技术和常用分析方法；3.培养学生的探索精神和创新能力；4.培养学生的科学研究意识和科学研究方法。
三、教学内容及学时安排1.导论（2学时）a.课程引入b.材料研究的基本概念2.材料研究的基本过程（6学时）a.问题定义与目标确定b.方案设计与实验准备c.实验操作与数据采集d.数据分析与结果验证e.结论总结与讨论3.材料实验技术（10学时）a.常用实验设备的使用与维护b.实验样品的准备与处理c.常用实验技术的操作与实施d.实验数据的采集与记录e.实验安全与实验室管理4.材料分析技术（12学时）a.扫描电子显微镜(SEM)观测与分析b.能谱分析（EDS）原理与应用c.透射电子显微镜(TEM)观测与分析d.X射线衍射(XRD)原理与应用e.热重分析(TGA)原理与应用f.红外光谱(FTIR)观测与分析5.科研论文写作（4学时）a.科研论文写作的基本原则b.文献检索与引用的基本方法c.论文结构与内容的要求d.论文语言与格式的规范四、教学方法与手段1.理论教学结合实践教学，通过实验操作培养学生实际操作能力和解决问题的能力；2.课堂讲解结合案例分析，通过案例分析引导学生掌握材料研究的过程和方法；3.实验室实验教学，进行实验操作指导，培养学生实验技能；4.讨论和互动，通过小组讨论和课堂互动，促进思维碰撞和知识交流；5.根据学生的实际情况，可以采用小组项目研究的方式进行实践教学。
五、教材与参考资料1.教材：《材料研究方法与实验技术》（主编：XX）2.参考书籍：《材料科学与工程导论》（主编：XX）3.参考资料：材料研究相关领域的期刊论文和国际学术会议论文。
六、考核与评价考核方式：平时表现（30%）、实验报告（30%）、课堂互动（20%）、期末考试（20%）。
材料科学教案
材料科学教案一、教学内容介绍1. 教学目标：通过本节课的学习，学生应具备以下能力：- 了解材料科学的基本概念和研究方法；- 理解不同材料的特性及其在实际应用中的意义；- 掌握常见材料的分类、性质和应用领域；- 培养学生的观察、实验设计和数据分析能力。
2. 重点内容：- 材料科学的概念和分类；- 常见材料的性质和应用；- 实验设计和数据分析方法。
3. 难点内容：- 理解不同材料的特性和应用，培养学生的实验设计和数据分析能力。
二、教学过程1. 导入：简单介绍材料科学的重要性和应用领域，引发学生对材料科学的兴趣和好奇心。
2. 知识讲解：- 材料科学的概念和分类阐述材料科学的定义，介绍不同材料的分类（金属、陶瓷、聚合物等）并解释其特点和应用领域。
- 常见材料的性质和应用以金属为例，介绍其常见的物理性质（导电性、导热性、塑性等）和化学性质，并说明金属在航空、建筑等领域的应用。
以陶瓷为例，介绍其特殊性质（高温稳定性、绝缘性等）和应用领域（制陶器、耐火材料等）。
以聚合物为例，介绍其化学结构和性质（高分子链结构、可塑性等）以及在塑料制品、纤维素材料等领域的重要应用。
3. 实验设计：- 设计一个简单的实验，让学生亲自操作并观察、记录实验结果。
- 实验内容可以是研究不同材料的导电性能或者比较不同材料的强度等。
- 引导学生思考实验的设计原理和结果分析方法。
4. 实验结果分析：- 引导学生分析实验结果，根据实验数据讨论不同材料的性质差异及其潜在应用。
- 培养学生的数据分析和推理能力，加深对材料科学的认识。
5. 总结与展望：简要回顾本节课的学习内容，让学生总结所学的材料科学基础知识，并展望在今后的学习和生活中对材料科学的应用。
三、教学评价1. 学生实验报告：要求学生根据实验结果撰写实验报告，包括实验设计、数据记录、结果分析等内容。
对学生实验设计和数据分析能力进行评价。
2. 学生参与度：通过课堂提问、小组讨论等方式，评估学生在课堂中的积极参与度和对材料科学的理解程度。
《材料科学研究方法》教学大纲
《材料科学研究方法》教学大纲一、基本信息课程编号：01A41204课程名称：材料科学研究方法英文名称：Research Methods of Material Science课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课□专业基础课□专业必修课■专业选修课□实践环节总学时：32 讲课学时：32 实验学时：0学分：2.0适用对象：材料科学与工程学院各方向专业的本科生先修课程：马克思主义基本原理概论、大学计算机、现代材料测试技术、无机非金属材料科学基础等 课程负责人：于丽波二、课程的性质与作用《材料科学研究方法》是材料科学与工程学科的一门专业任选课，其任务是使所有材料类专业的学生对材料科学与工程学科的内在规律有一个宏观的认识，对材料研究开发的思路、方法有一个科学的、辩证的概念。
使学生对材料科学与工程学科的作用和意义有较好的认识；掌握现代材料的科学研究方法和技术开发工作的基本方法、基本思路、基本过程。
培养学生对材料研究的创新思维的主动意识，掌握材料研究活动的科学方法和对材料研究成果的分析能力。
三、教学目标通过对该课程的学习，使所有材料类专业及相关专业的学生对材料科学与工程学科的内在规律有一个宏观的认识，了解材料的科学发展史及材料发展趋势；从宏观到微观比较深入的了解各类材料的共同特点和共同效应，掌握材料科学的共性与规律；树立材料的成分、结构、加工制备、性质、使用功能和环境间的系统工程概念；了解文献查阅、科研选题、论文撰写的步骤和程序；掌握材料科学研究基本方法的种类及各自特点，对现代材料的科学研究和技术开发工作的基本思路、基本方法、基本过程能够较好的理解，提高学生在科研过程中逻辑思维和形象思维的理解和运用。
为激发学生的创造性思维，提高论文的撰写水平、学习新知识、掌握材料研究活动的科学方法和新技术打下良好的基础。
课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系四、教学内容及要求第一章 材料科学发展史 主要内容(1) 学习本课程的目的、要求和学习方法。
《材料研究方法》PPT课件
❖ a(cos co)s
❖ 当光程差等于波长的整数倍（ n ）时 ，在 角方向散射干涉加强。
即程差δ=0，从上式可以看出一层原子面上所有散射波干涉将会加强。与可见光 的反射定律相类似，Ⅹ射线从一层原子面呈镜面反射的方向，就是散射线干涉加 强的方向，因此，常将这种散射称从晶面反射。
布拉格定律的推证
a
z
x
2
c=,
a
x
y
2
正、倒点阵参数之间的关系
❖ 正点阵与倒点阵二者互为倒易的。
❖ 点阵参数之间的关系式 ❖ 书中P１４公式（１－２６）至（１－３１）
倒易点阵性质
❖ 根据定义在倒易点阵中,从倒易原点到任一倒易点的
矢量称倒易矢量ghkl ❖ g* hkl =hak blc
❖ 可以证明:
❖ 1. g*矢量的长度等于其对应晶面间距的倒数 g* hkl =1/dhkl ，其方向与晶面相垂直即 g* //N(晶面法
❖ 因此，将x射线的晶面反射称为选择反射，反射之所以有 选择性，是晶体内若干原子面反射线干涉的结果。
布拉格定律的讨论------
（2） 衍射的限制条件
❖ 由布拉格公式2dsinθ=nλ可知，sinθ=nλ/2d，因 sinθ<1，故nλ/2d <1。
材料研究方法 第1章 绪论
按设备的分辨率划分 宏观结构 显微结构 亚微观结构 微观结构
以人眼的分辨率为界 以光学显微镜的分辨率为界
以扫描电子显微镜的分辨率为界
材料结构层次划分及所用设备
结构层次 宏观结构 显微结构 亚微观结构 物体尺寸 > 100 m 0.2-100 m 10-200 nm 研究对象 观测设备
材料研究方法
主讲人：于美燕
课程性质
本课程是一门实验方法课。
光学显微分析、 X 射线衍射分析、电子显 微分析、热分析、光谱分析、核磁共振分 析和质谱分析是现代材料研究的常用方法， 是材料工作者的眼睛，对材料进行宏观上 的性能测试和微观上的成分、结构、组织 的表征。
教学目的
Why：了解研究材料结构、性能的重要性 What：掌握材料结构、性能的测试方法 How：了解影响材料测试、分析结果的仪 器因素
料、信息、能源誉为现代文明的三大支柱，
同时把信息技术、生物技术和新型材料作为
新技术革命的重要标志。
材料科学的任务
使用、研究和制造材料
材料是人类文明的物质基础，每一种新 材料的出现和使用，都伴随着生产力和科学 技术的发展，标志着人类文明的进步。
石器时代
青铜器时代
铁器时代
蒸汽机时代
材料的种类
按化学状态分：金属材料、无机非金属材料、 有机高分子材料、复合材料等。 按使用用途分：建筑材料、包装材料、信息材 料、生物医用材料等。
课程要求
掌握基本原理
了解常用的实验方法，能设计具体课题的 检测方案，并制备样品
能分析各种照片和图谱，看懂文献中的相 关内容
主要参考书
本课程以王培铭等主编的《材料研究方法》为基 本教材，其它可参考下列教材：
材料科学教案
材料科学教案尊敬的教师：材料科学是一门研究材料性质、组成和应用的学科。
它对于培养学生的实践能力、创新能力以及对材料技术的认识具有重要作用。
为了帮助您制定一份优秀的材料科学教案，本文将以简洁明了的方式，介绍教案的基本结构和内容。
一、教学目标教学目标是教案的基石，它明确了本节课学生需要掌握的知识、技能和意识。
在材料科学教案中，我们可以设置如下目标：1. 学生能够理解材料科学的基本概念和原理；2. 学生能够熟悉不同材料的特性和应用；3. 学生能够运用所学知识解决实际问题。
二、教学内容教学内容是教案中的重点部分，它包括所用教材的章节、课时分配、教学方法和教学资源等。
以下是一个材料科学教案的内容示例：第一课时：材料科学基础概念的引入- 引导学生了解材料科学的定义及其研究范围；- 探讨材料的分类及其特性；- 关联生活中的材料应用实例，引发学生对材料科学的兴趣。
第二课时：材料性能与测试方法- 研究不同材料的物理、化学性质；- 学习常用的材料测试方法，如拉伸试验、冲击试验等；- 分析测试结果，比较不同材料的性能差异。
第三课时：材料加工与表面处理- 探究常见材料的加工方法，如铸造、锻造、焊接等；- 介绍不同材料的表面处理技术，如涂层、镀膜等；- 分析加工和表面处理对材料性能的影响。
第四课时：材料在工程中的应用- 结合实际工程案例，探讨材料选择的考虑因素；- 建立材料应用与性能需求之间的联系；- 总结不同材料在工程中的应用领域。
三、教学方法教学方法是达成学习目标的途径和手段。
在材料科学教案中，我们可以采用以下教学方法：1. 实验探究法：通过实验让学生亲自体验材料科学的原理和应用。
2. 问题导入法：以具体问题引导学生思考和探索，激发他们的学习兴趣。
3. 小组合作学习法：通过小组合作，培养学生的合作意识和团队精神。
4. 案例分析法：通过分析实际案例，培养学生解决实际问题的能力。
四、教学评估教学评估是教学质量的衡量标准，它有助于教师了解学生的学习状况和教学效果。
材料科学研究方法
材料科学研究方法1、矿物可根据组成元素或组成化合物分为8类：元素矿物，硫化物类矿物，氧化物类矿物，卤化物类矿物，含氧盐类矿物。
2、地壳中主要元素含量：氧49，13。
硅26.铝7,45。
铁4,20。
3、材料是指具有制定工作条件下使用要求的形态和·物理状态的物质。
4、材料根据物理化学属性分类:金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料，复合材料。
根据材料来源分类：天然材料和人造材料。
根据材料用途分类：结构材料和功能材料。
5、结构材料是指利用材料的强度韧性弹性等力学性能用于不同的环境下承受载荷的各种结构件和零部件，分为机器结构材料和建筑结构材料。
6、功能材料是利用其物理化学某种优良的特性，被用于非结构目的的高技术材料。
按材料特性物理效应可分为：压电材料，热电材料，铁电材料，光电材料，声光材料，磁性材料，磁致伸缩材料等。
7、材料科学与工程是一级大学科。
分为材料物理与化学，材料学材料加工工程等三个二级学科。
8、材料科学，材料工程和材料科学与工程三者之间是有一定区别的。
材料科学主要从事材料本质的发现，分析和了解方面的研究，目的在于提供材料结构的统一描述或模型，以及解释材料结构与性能之间的关系。
材料工程着中进行把基础知识应用于材料的研制，生产，改性和应用的开发上，解决应用过程中在技术经济社会上产生的一些问题。
材料科学与工程是理工交叉学科。
9、四面体：合成制备，结构成分，性质，效能。
10、五要素：合成制备，组织结构，成分，性质，效能。
11、离子键无饱和性无方向性，共价键有饱和性有方向性，金属键无饱和性无方向性，分子键有饱和性有方向性。
12、金属与陶瓷材料的实际断裂强度大大低于理论断裂强度的主要原因是在实际晶体中存在着许多裂纹和位错等缺陷。
13、材料的相变原理;位移型：重构型;有序无序型。
14、金属容易产生滑移而产生塑性变形，原因是金属键没有方向性。
15、材料的强韧化原理：固溶强化，细晶强化，第二相强化，应力诱导相变增韧，微裂纹增韧。
材料科学研究方法课件-5深大第五章 电子显微基础-电子与物质相互作用
5.2.8.1 透射电子的三个效应
1.质厚衬度效应 样品不同微区质量或厚度的不同，所引起的相应微区
透射电子强度的不同，进而使得图像上不同区域的亮暗程 度不同，这种现象称为质厚衬度效应。质厚衬度效应可以 观察样品的组织形貌细节。 2.衍射效应
入射电子束相当于波长恒定的平面单色波，可以在晶 体上发生如X射线一样的衍射现象，衍射规律同样满足布拉 格方程。测出产生衍射时掠射角的大小，由已知的电子束
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5.2.6自由载流子形成的伴生效应
当入射电子进入一些半导体、磷光体和绝 缘体物质时，使内层电子激发，激发过程中还 可通过碰撞电离，使满带电子被激发到导带， 从而在导带和满带内产生大量电子和空穴等自 由载流子。自由载流子的形成会因物质的不同 而伴生不同信息。
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5.2.6.1产生阴极发光
在磷光体中产生电子-空穴对后，导带中的负载 流子（电子）跳回基态，同时发射光而释放能 量，光的波长在可见光到红外光范围内，这种 现象称为阴极发光。
吸收电子与背散射电子（包括二次电子）是互补关 系，即原子序数越大，背散射电子越多，则吸收电 子越少，反之亦然。因此，吸收电子像的衬度正好 与背散射电子像相反，同样可以得到原子序数不同 的元素在样品上各微区定性的分布情况。
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5.2.4特征X 射线
• 如入射的电子具有足够的能量，射 到原子内壳层，例如K层，将一个电 子打出去（使原子电离），留下一个 空穴，这时上层的电子会跳下来填充 这个空穴，而产生特征X射线。
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图中，(a)电子束散射区域梨形形状；(b)重元素 样品的电子束散射区域半球形状。 2-俄歇电子激发区域；4-二次电子激发区域；5背散射电子激发区域；6-初级X 射线激发区域
（4）空间分辨率高 接近表面约 10nm以内
材料科学的研究方法
（轻元素除外） 放大倍率范围大（10-100,000） 分辨本领高（可达 3nm） 景深大（提高约数百倍） 使用简便
感恩的心，感谢有你！ 谢谢你的欣赏！
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x-射线： 特征x-射线 连续x-射线
通道花样
样品电流
其他
SEM产生的x-射线谱
h=EK-EL
x-射线谱的标定规则
h=E-E
特征x-射线的能量与原子序数
SEM产生的x-射线谱
x-射线能谱的Si(Li)探测器
Ti合金的x-射线能谱
超薄窗口获得的Al-Si合金的x-射线能谱
x-射线波谱仪
材料科学的研究方法
Instrumental Analysis in Materials Science
引言
为什么要学习研究方法 研究对象的需要------控制材料的制备和性能 专业培养的要求------培养的是高级专门人才
研究方法课程涉及的内容 所有与材料的表征问题有关的方法 注重的问题： (1) 材料的成分 (2) 材料的结构 (3) 材料的性能
碳钢再结晶组织的 EBSD分析结果(彩 图)
(a)菊池花样质量分布图 (b)晶粒取向分布图 (c)晶粒边界取向差图 (d)<111>取向分布图
SEM的应用： ——超塑性变形Al-Li 合金的[111]背散射极图
美丽的错误---Diamond 或 C3N4?
第一讲 SEM/EPMA/EDX/WDX 小结
钒单晶的（111）通道花样（背散射电子）
矽钢片的磁畴（背散射电子）
SEM的应用：比光学显微镜分辨率更高
材料研究方法教案
材料研究方法教案摘要：一、引言1.研究背景及意义2.研究目的和问题二、材料研究方法概述1.定义及分类2.适用范围和优势三、教学设计1.教学目标2.教学内容3.教学方法四、教学实践与反思1.实践过程及成果2.学生反馈与评价3.反思与改进五、结论1.研究成果总结2.意义和启示正文：一、引言随着科技的快速发展，材料研究在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
材料研究方法作为一种获取知识和解决实际问题的手段，也得到了广泛的关注。
本文将探讨材料研究方法在教学中的应用，以提高学生的实践能力和创新意识。
在此基础上，本文提出以下研究目的和问题：1.分析材料研究方法在教学中的重要性；2.探讨如何将材料研究方法融入教学实践；3.评估材料研究方法对提高学生综合素质的影响。
二、材料研究方法概述1.定义及分类材料研究方法是指通过实验、观察、分析等手段，对材料进行研究的一种科学方法。
根据研究内容的不同，材料研究方法可分为物理性能研究、化学性能研究、力学性能研究等。
2.适用范围和优势材料研究方法适用于各类材料的性能研究，具有以下优势：（1）实验性强，数据可靠；（2）跨学科，综合运用知识；（3）培养学生的动手能力和创新意识。
三、教学设计1.教学目标通过材料研究方法的教学，使学生掌握材料研究的基本方法、原理和实验技能，培养学生独立分析和解决问题的能力。
2.教学内容教学内容包括材料研究方法的基本原理、实验技术、数据处理与分析等。
3.教学方法采用讲授、实验、讨论相结合的教学方法，注重学生的动手实践和动脑思考。
四、教学实践与反思1.实践过程及成果在教学实践中，引导学生进行实验操作，锻炼学生的动手能力。
同时，鼓励学生运用所学知识分析实验结果，提高学生的综合素质。
2.学生反馈与评价通过问卷调查、口头反馈等方式，了解学生对材料研究方法教学的满意度。
结果显示，大部分学生认为这种教学方式具有较强的实用性和启发性。
3.反思与改进针对教学中存在的问题，如实验设备不足、教学资源匮乏等，提出以下改进措施：（1）加强实验设备投入，提高实验条件；（2）优化教学内容，注重理论与实践相结合；（3）加强师资队伍建设，提高教学质量。
材料研究方法教学设计
材料研究方法教学设计一、教学目标通过材料研究方法的教学，让学生掌握以下知识和技能：1.了解材料研究的基本概念和目的；2.熟悉材料测试和表征技术；3.学会使用计算机模拟工具进行材料研究；4.培养科学研究的思维和方法。
二、教学内容1.材料研究基础1.材料的基本概念和分类；2.材料性能的表征方法；3.材料研究的目的和意义。
2.材料测试和表征技术1.材料试验的基本操作；2.材料性能测试方法的分类和应用；3.材料表征技术的基本原理和应用。
3.计算机模拟工具在材料研究中的应用1.计算机模拟方法的基本原理和分类；2.计算机模拟工具的选用和使用方法；3.案例分析：计算机模拟在材料研究中的应用。
三、教学方法采用讲授、案例分析、实验操作和课堂互动等教学方法相结合，其中实验操作和案例分析是重难点的教学环节，需要加强学生的实际操作和分析能力。
四、教学评价采取综合评价的方法，包括平时表现、实验报告、课堂小测和期末考试。
1.平时表现占总评分的20%，主要包括课堂参与度、作业完成情况和课外学习等。
2.实验报告占总评分的30%，主要评价学生的实验操作水平、数据处理和分析能力。
3.课堂小测占总评分的20%，主要考察学生对教学内容的掌握情况和理解程度。
4.期末考试占总评分的30%，主要考察学生对材料研究方法的掌握程度和应用能力。
五、教学资源材料研究方法的教学需要科学严谨的课件、实验设备和软件工具的支持，因此需要充分利用以下教学资源：1.课堂教学用PPT课件。
2.实验室提供多种测试和表征设备。
3.计算机模拟工具，包括Correlative software等。
4.教师的支持，包括教学经验和专业背景的积累。
六、总结材料研究方法是材料科学专业的重要课程之一，通过本次教学设计，希望能够促进学生对材料研究方法的深入理解和掌握，提高学生的实验操作水平和科学研究能力。
同时，需要加强教师的指导和学生的积极性，共同推动材料学科的进一步发展和研究。
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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。