现代材料分析测试技术第一章绪论 ppt课件

无机非金属材料
• 成份/价键、非晶/结晶、微结构 • 力学性能 • 物理性能 • 分析方法(XRD,TEM,SEM,EDS…)
金属材料
• 成份/价键、结晶/非晶、组织 • 力学性能 • 物理性能 • 分析方法(XRD,TEM,SEM,EDS…)
材料研究方法
结构共性知识 性能共性理论 测试分析共性方法
放大、运算、 比较
记录、显示
检测信号与材料的特征关系
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22பைடு நூலகம்
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材料的微观组织结构
材料分析的基本原理（或称技术基础）是指测量 信号与材料成分、结构等的特征关系。
采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的 不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法。
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材料的微观组织结构
基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的 各种物理效应所建立的各种分析方法已成为材 料分析检测的重要组成部分，大体可分为：光 谱分析、电子能谱分析、衍射分析及电子显微 分析、热分析、核磁共振分析、色谱分析、质 谱分析、电化学分析
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“四要素”基本内涵
腐蚀行为
环境腐蚀 应力腐蚀
氢脆
疲劳行为
弯曲疲劳 接触疲劳 拉压疲劳 振动疲劳
时效行为
组织稳定性 蠕变变形 老化 辐照脆化
复合环境行为
腐蚀+疲劳 疲劳+蠕变
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合成
设
计
（
成
材料科学与工程
分
结
构
）
加工
宏观组织（晶 粒 形态
与尺寸）
微观组织（亚晶界、
枝晶间距、次生相）
现代材料分析测试技术
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材料篇
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
要有动态的观念，材料科学与工程四个基本要素的说明和控制应放在更高、更深的
层次，即分子、原子尺度来阐释和控制。
材料的结构与成分应更着重于包括分子、原子的类型及所观察尺度范围（纳 米、介观、微 观、宏观）内分子、原子的排列组合。
使原子（原子团），分子可得到特定排列组合的合成与加工；
由不同原子（原子团）、分子及其排列组合所得到的使材料具有值得研究和使用
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
目的与要求
绪论
材料科学与工程
使用/效能
是研究其成分/结构、
合成/加工
制备/加工、性能、
性能
使用性能及其关系 的科学。
成分/结构
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材料科学与工程的定义（国际公认）是：研究有关材料成份/结构、制备/合成、
性能/组织和使用效能及其关系的科学技术与生产。对材料四要素的认识和理解，
材料物理性能
材料科学基础 材料力学性能
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绪论
现代计算机技术
• 有限元 • 人工神经网络 • 计算相图 • 晶体结构精饰
材料研究方法
材料研究计算机应用 材料物理性能
材料科学基础 材料力学性能
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材料科学基础
学习内容
材料物理性能
材料现代研究方法
核心 内容
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材料研究计算机 应用
决定工业生产效率与竞争力
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“四要素”基本内涵
（3）性质
● 材料对外界刺激的整体响应 ● 各种尺度上的性能测试与分析 ● 导向所需综合性能的设计
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“四要素”基本内涵
（4）使用行为
● 材料固有性质与构件功能、能力相结合 ● 使用中材料固有性质变化、预测与改善 ● 环境中固有性能变化与预测
强化相的形态、尺寸
及分布
多相合金的相结构
组织均匀性
控 构
成分均
匀
性
（
宏观
与
微观偏析）
组织致密性
夹杂、气孔等
应力、变形、开 裂等
晶体结构缺陷（点缺
陷、位错、孪晶等）
非晶、微晶、纳米晶
及非平衡晶
近终形 控 表面完整性 形
尺寸精度
力学性能 控 性 物理性能
化学性能
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服役 使用
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绪论
高分子材料
• 分子结构、非晶/结晶、织态 • 力学性能 • 物理性能 • 分析方法(FTIR,NMR,TEM…)
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绪论
材料现代研究方法
材料科学基础
组织形貌分析
光学显微分析，扫描电子显微镜，扫描探针显微 镜，扫描隧道显微镜和原子力显微镜。
物相分析
物相分析的意义及含义,电磁波及物质波的衍射 理论,X射线衍射物相分析,电子衍射及显微分析
成分和价键分析
X射线光谱分析(电子探针仪， 能谱仪，波谱仪), X射线光电子能谱分析, 俄歇电子能谱.
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
成分设计
煤炭、金属、水泥、陶瓷等等
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
组织设计
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“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构
复合设计
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“四要素”基本内涵
（2）合成与加工
所有尺度上原子、分子及分子团对结构的控制 新结构转化为材料与结构的演化过程 宏观加工引发的微观结构变化与“意外”现象
分子结构分析
振动光谱(傅里叶变换红外光谱, 拉曼光谱)和核 磁共振波谱技术。
综合案例分析
以一种材料的综合研究为例，讲授以上四大类材
料分析手段在材料研究中如何综合应用，达到实
现材料研究的目的。
材料力学性能
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分析测试技术篇
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结构决定性能是自然界永恒的规律 “相” (phase)
在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分
成分和结构完全相同的部分才称为同一个相
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材料的微观组织结构
➢形貌 相分布、形状、大小、数量等。 ➢结构 相的原子排列情况表征；组成相之间的
关系
➢缺陷 晶体缺陷 ➢ 表面状态 ➢成分 相的成分、界面成分及其分布
材料分析检测技术是关于材料成分、物相结构、
微观形貌和晶体缺陷等的现代分析、检测技术及其有
关理论知识的科学。
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检测分析
分析仪器
分析过程
信号发生 信号发生器 产生分析信号
信号检测
检测器
测量信号
信号处理 信号读出
信号处理器 读出装置
的性能；
考虑经济和社会效益的材料使用服役实际条件及其有效性的度量。
四要素是一个整体，内部有机联系是其核心与活力所在。
使用/效能
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合成/加工 成分/结构
性能 6
“四要素”基本内涵
（1）材料的成分、组成与结构 ● 从电子、原子尺度到宏观尺度 成分与分布 ● 结构无限变化导演材料复杂性能 ● 成分与结构表征 ● 分析与建模技术