方法-1-1题稿.pptx

材料分析方法 ——李海敏 1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机升空仅仅1分12秒就坠毁，7名宇航员全部遇难，直接经济损失12亿美元。 根据调查这一事故的总统委员会的报告，爆炸是一个O形封环（橡胶圈）失效所致。这个封环位于右侧固体火箭推进器的两个底层部件之间。失效的封环使炽热的气体点燃了外部燃料罐中的燃料。 设计时没有考虑温度对橡胶圈组织行为和力学性能的影响。 材料科学的发展趋势 从简单物质到复杂物质 从简单结构到结构控制 从粉体材料到器件材料 从块体材料到薄膜材料 从纯物质到复合，掺杂材料 从宏观到微观的纳米材料 从单功能到多功能和智能材料 材料科学的发展趋势 传统材料一提高性能／价格比 先进材料一提高在恶劣环境下的使用性能 功能材料 低维材料 纳米材料 环境材料 材料科学涉及的领域 电子器件 功能材料 结构材料 纳米材料 环境材料 化学，化工，地质，冶金，机械，仪器仪表，航空航天，自动化控制，核能，建材等领域 如何入手??? 材料科学的研究基点 材料科学与工程的基本要素 组织结构、成分、加工制备、性能。前面三者共同支撑“性能”。 钻石与石墨的故事 有一位声名显赫的物理学家，有一天早上出门，太太要求他买回来一粒闪亮的钻石，作为结婚纪念日的礼物。 那个物理学家答应了。等他晚上回家时，太太满心期望地等在门口，但他将一根铅笔，递到太太的手上。这难道就是钻石吗？　　太太的鼻子都差点气歪了，但那位物理学家却一本正经地说道：　　“难道你不知道吗？钻石与铅笔里面的石墨，都是同一样物质啊。”　　“哼，你骗我，钻石可是世界上最坚硬昂贵的东西，而石墨，既便宜又柔软，两者怎么可能混为一谈呢？”于是，太太大发脾气，而且一定让丈夫明天买一粒又大又亮的钻石，才能算数。 钻石、石墨、富勒烯 钻石、石墨、富勒烯C60 制品与材料特性的关系 如何入手——材料科学的研究基点 材料的四要素 结构决定材料的性能是自然界的永恒规律 组织结构由成分与生产工艺决定 确定的组织及成分必须通过一定的合成加工手段来实现 确定的组织及成分必须通过分析研究发现，进而通过改进加工工艺来实现 材料设计的工作范围 课程学习内容 第一章 X射线衍射分析 X射线的产生及其物理作用 X射线衍射原理 X射线衍射强度 X射线衍射方法 X射线物相分析及其应用 第二章 电子显微镜 第三章 热分析 第四章 红外、紫外吸收光谱法 实验教学 课程学习方法 该课程基于X光及光电子微粒与材料的相互作用，讲授利用衍射、反射等物理现象，对材料的微观结构、成分组成、物相结构进行分析研究的各种现代分析方法。既学习掌握基础理论知识，又要掌握常用的X光衍射、扫描电镜、光谱、热分析等现代化检测设备的使用操作，注重理论与实践的结合。 教学内容进行了部分调整，提纲挈领、记好笔记、及时复习。勤于思维，善于动手，在操作分析中验证学习相关理论，在进一步学习相关理论的基础上拓宽思维，活学活用。 学习要点：3个问号 ？——是什么 涵义 ？——为什么 原理 ？——做什么 应用 前言 材料分析测试方法是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的分析、测试技术及其有关理论基础。 分类 基于电磁辐射及运动电子束和物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已经成为材料分析测试方法的重要组成部分，大体可分为衍射分析、光谱分析、能谱分析和电子显微分析四大类方法。 前言 (1)衍射分析是以材料结构分析为基本目的的分析方法，包括X射线衍射分析、电子衍射分析和中子衍射分析等。 (2)光谱分析是以材料成分分析为基本目的的分析方法，包括各种吸收光谱分析方法、发射光谱分析方法和散射光谱(拉曼散射谱)分析方法。 前言 (3)能谱分析是以材料成分分析为基本目的的分析方法，包括光电子能谱、俄歇电子能谱、离子中和谱和电子能量损失谱。 (4)电子显微分析是以材料微观形貌、结构与成分分析为基本目的。其中的一些分析方法也可归于光谱分析(如电子探针)、能谱分析(如电子激发俄歇能谱)和衍射分析(如电子衍射)等范畴。透射电子显微镜分析和扫描电子显微分析及电子探针分析是基本的电子显微分析方法。 第一章 X射线衍射分析 材料研究方法的研究对象是材料的组织、成分及结构； 采用的手段及方法是基于检测对象对电磁波及特征射线的反应； 基础是材料的结构及电磁辐射。 1895年，德国物理学家伦琴发现X射线并对其进行了研究。1896年，在《Nature》上发表论文，指出x射线的几个特点：①可以被吸收且吸收的程度与被辐射物质的原子量和密度有关；②轻元素物质对x射线几乎透明，重元素物质对X射线有不同程度吸收；③能产生荧光，使照相底片感光。