1、材料现代研究方法 Modern Methods of Materials Analysis 天津大学材料科学与工程学院绪论1.材料现代分析方法的概念2.材料分析的内容及相应的分析方法3.材料 分析的理论依据3.1 组织形貌分析3.2 相结构分析3.3 成分和价键分析3.4分子结构分析4. 本课程的结构5. 本课程的特点1.材料现代分析方法材料现代分析方法是关于材料分析测试技术及其有关理论的一门课程。成分、结构、加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构的进行精确表征是材料研究的基本要求，也是实现性能控制的前提。2.材料分析的内容l 表面和内
2、部组织形貌。包括材料的外观形貌（如纳米线、断口、裂纹等）、晶粒大小与形态、各种相的尺寸与形态、含量与分布、界面（表面、相界、晶界）、位向关系（新相与母相、孪生相）、晶体缺陷（点缺陷、位错、层错）、夹杂物、内应力。l 晶体的相结构。各种相的结构，即晶体结构类型和晶体常数，和相组成。l 化学成分和价键（电子）结构。包括宏观和微区化学成份（不同相的成份、基体与析出相的成份）、同种元素的不同价键类型和化学环境。l 有机物的分子结构和官能团。四大类材料分析方法l 相应地，材料分析方法分可以分为为形貌分析、物相分析、成分与价键分析与分子结构分析四大类方法。l 基于其它物理性质或电化学性质与材料的特征关系建
3、立的色谱分析、质谱分析、电化学分析及热分析等方法也是材料现代分析的重要方法。但相对而言，上述四大类方法在材料研究中应用得更加频繁，因此本教材侧重介绍这四类常见的分析方法。3. 材料分析的理论依据l 尽管材料分析手段纷繁复杂，但它们也具有共同之处。l 除了个别研究手段（如 SPM）以外，基本上是利用入射电磁波或物质波（ X射线、电子束、可见光、红外光）与材料作用，产生携带样品信息的各种出射电磁波或物质波（ X射线、电子束、可见光、红外光），探测这些出射的信号，进行分析处理，即可获得材料的组织、结构、成分、价键信息。 3.1组织形貌分析l 微观结构的观察和分析对于理解材料的本质至关重要，组织形貌分析借助各种显微技术，认识材料的微观结构。表面形貌分析技术经历了光学显微镜 (OM)、电子显微镜 (SEM)、扫描探针显微镜 (SPM)的发展过程，现在已经可以直接观测到原子的图像。三种组织分析手段的比较0.11101001000100001 0.1 0.01 0.001 0.000110 10100100010000100000100000010000000观 察 倍率扫 描探 针显 微 镜扫 描 电 子 显 微 镜光学 显 微 镜分辨率OMNi-Cr合金的铸造组织 SEM
