材料科学与工程专业实验报告

材料科学与工程专业实验报告

实验报告书写要求

1.实验报告书作为学生学习档案存档。要求书写认真，独立完成，不得抄袭。

2. 实验报告内容要真实准确，文字要简练、通顺，书写整洁清晰。

3. 实验报告应包括实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验结果及分析等。

4对实验结果要实事求是，对实验中出现的“异常”结果要进行分析研究。

目录

实验1——材料断口的SEM观察及分析

实验2——XRD结构及物相鉴定方法

实验3——TEM结构及组织观察

实验4——材料磨损实验

实验5——材料性能1-冲击实验

实验6——材料性能2-疲劳实验

实验7——材料性能3-硬度实验

《材料测试实验》实验报告

实验1——材料断口的SEM观察及分析一、实验内容

二、实验目的及要求

三、实验仪器设备

山东建筑大学材料科学与工程学院实验报告

四、实验原理（扫描电子显微镜的结构及组织观察原理、电子探针仪微区成分分析原理及分析方法）

《材料测试实验》实验报告五、实验实施步骤

六、实验结果及分析

山东建筑大学材料科学与工程学院实验报告

图片分析： 图片分析：

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《材料测试实验》实验报告

图片分析： 图片分析：

具体成分列表如下：

成分图表分析：

七、实验思考题

1、扫描电子显微镜的分辨率受到哪些因素的影响，用不同的信号成像时，

其分辨

山东建筑大学材料科学与工程学院实验报告

率有何不同？所谓扫描电子显微镜的分辨率是指何种信号成像时的分辨率？

2、如何获得一张高清晰的扫描电镜图片？

3、二次电子信号和背散射电子信号的特点及应用

4、电子探仪中能谱仪（EDS）在材料成分测试中有何优势？

《材料测试实验》实验报告

实验2——利用X射线衍射仪进行多相物质的相分析

1、实验内容

2、实验目的

3、试验设备及工作原理

3.1 X射线衍射仪

设备型号：Bruker D8Advance （LynxEye）；

设备分为三个部分：

（1） X射线发生装置：主要为X射线管（也称为X光管），以前主要为玻璃管，现在为陶瓷管（寿命更高），其结构如

下图所示：

X射线管主要由阴极（钨丝）、阳极（纯金属如Cu、Fe、

Mo等）和铍窗等组成。阴极产生在通电加热后会产生电子，

在加速电压的作用下以高速轰击阳极靶，从而产生X 射线，并从铍窗中导出作为入射光线。由于电子轰击能量很高，会在阳极靶上产生热量，因此需要循环水进行冷却。 （2） 样品承载装置：用于放置样品，并在检测过程中产生位

移控制，分为标准样品台和多功能样品台，其中多功能样品台可以进行多个自由度上的控制（D8上配备的样品台可以在Z 轴方向上进行手动调节，在Phi 轴和Chi 轴上实现自动控制）。

（3） 信号检测、记录装置：分为检测器、测角仪和记录装置

几部分。检测器为衍射光接受测定装置，分为点接收器、线接收器和面接收器几种；测角仪为X 射线衍射仪的核心部件之一，代表了仪器的工作精度，对定靶衍射来说工作时靶管不动，样品和检测器在转动，分别转动θ和2θ两个角度，而对于转靶衍射仪（D8）来说，则是样品不动，而靶管和检测器分别转动θ角度。

3.2 XRD 工作原理

X 射线衍射仪光路示意图

XRD 的基本原理：

布拉格方程 2d sin θ=λ 其中d 为晶面间距，Å；

检测器

θ为布拉格角（2θ称为衍射角）；

λ为入射X光的波长，Å；

布拉格方程的物理意义为规定了晶体在X射线照射时产生衍射的必要条件，即只有d、θ、λ同时满足条件时才能够产生衍射；

当X射线照射到样品上时，若晶体中某一组晶体面取向和入射光夹角为θ，则在2θ处即会产生对应此晶面的衍射峰，对应一定的d值。

3.3 XRD的应用

XRD是物质结构分析的主要分析手段，广泛应用于材料学、物理学、化学、医学、地质学、矿物学等多个学科领域，是现代材料分析测试技术的重要组成部分，特别是在材料学中，已经成为一种常规检测手段。XRD可以测定材料的结构、晶格畸变、晶粒尺寸、晶体取向、点阵常数、内应力、结晶度等参数，还可以进行固溶体分析、相变研究、电畴或者磁畴结构分析等方面得研究。

但XRD物相分析也有局限性，主要集中在两个方面：（1）不能直接测定物质的化学成分以及各种元素的含量，只能根据物相来间接标定；（2）对于混合物中含量较少的物相难以辨别，除非这些物相的衍射强度非常高，如金刚石等。

4、实验步骤与数据分析

4.1 实验过程

4.1.1 XRD样品制备：

4.1.2 实验参数调整

λ选择：

扫描范围：

步长：

时间：

电压电流：

4.1.3 进行衍射检测并进行数据采集：

在计算机上设置好相应的参数后开始检测并采集XRD图谱；

4.2 数据分析

XRD数据采用对比法进行物相标定，采用的标准图谱为PDF 标准卡片（JCPDS卡），通过PDF卡片上的五强峰（至少是三强峰）进行标定，步骤如下：

（1）

（2）

††注意：判别是否为衍射峰的标准是：相对强度大于噪音强

度的三倍。

5、实验结果

5.1实验所用样品

5.2画出所制试样的组织结构图

材料

物相PDF卡片编号

材料

物相PDF卡片编号