现代材料分析方法(1大学复习)(免费阅读).ppt

材料近代测试方法 宫声凯，杨光 材料现代研究方法在材料科学与工程中的位置 材料科学与工程中的三大基本问题： 本课程涉及的范围 物理的方法 x射线衍射； 电子显微镜(透射、扫描)； 电子探针； 俄歇电子能谱； 化学的方法 热分析技术(差热分析，差示扫描量热，热重分析)； 动态力学分析技术； 红外光谱 2009年度期末考试题 NiTi形状记忆合金在高温时为有序的体心立方结构(B2结构)，即Ti原子占据体心、Ni原子占据八个顶角；在低温时为单斜相(马氏体相)。从高温到低温的相变为共格性相变，即马氏体相与B2相的界面具有一定的取向关系。在高温下也可能析出非共格的Ti2Ni相。 请根据你所掌握的分析测试方法， (1) 阐述如何测试从高温到低温过程中的结构变化？如何确定两相(马氏体相与B2相)的取向关系？ (2) 如何确定有Ti2Ni相析出？如何确定是Ti2Ni相？如何确定是非共格的？ (3) 简单阐述你所采用的分析测试方法的基本原理。 (4) 如果你认为第一问中可以有多种方法，请指出你认为哪种方法最应该优先采用？ 1、晶体学基础 人们通过对天然矿物外部形态的观察发现，绝大多数天然矿物常具有独特的规则几何多面体的外形，即其外表多为平整的面所包围，同时还具有由二个面相交的直线和直线会聚的夹角。 晶体并非局限于天然生成的固体。金属和合金在一般条件下都是晶体，一些陶瓷材料是晶体，高聚物在某些条件下也是晶体。 晶体结构的对称性 晶体的微观对称性 晶体结构中的微观对称具有下列三个特点： (1) 在晶体结构中任何一种微观对称元素不仅具有方向性，而且具有严格的位置。完全相同的对称元素在空间按照晶体的空间点阵规律互相平行排列，数目无限。 (2) 微观对称操作中，除了操作具有在宏观对称操作中的旋转、反映、倒反外，还有平移操作。由平移操作与其它对称操作联合操作的结果，将产生无限图形所特有的微观对称元素：平移轴、螺旋轴和滑移面。 (3) 当平移距离为零时，微观对称元素为同类型的宏观对称元素，因此，晶体外形上的宏观对称元素在晶体结构的对称中必然存在。 倒易点阵 倒易点阵是晶体学中极为重要的概念，也是衍射理论的基础。 晶体点阵：－－实空间 由晶体的周期性直接抽象出的点阵(正点阵)； 倒易点阵：－－倒易空间 根据空间点阵虚构的一种点阵。 2、射线衍射的基础 X射线的性质--X射线的发现 1901年，R?ntgen获诺贝尔物理学奖； 1914年，Max von Laue获诺贝尔物理学奖 （discovery of the diffraction of X-rays by crystals） 1915年，Bragg父子获诺贝尔物理学奖； （the analysis of crystal structure by means of Xrays）? 1921年，Albert Einstein获诺贝尔物理学奖； (Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect) 1927年，A.H. Compton 获诺贝尔物理学奖； (discovery of the Compton effect)? X射线的性质---波动性 Laue的设想： X射线是波长很短的电磁波； 晶体是原子有规则的三维排列。 X射线的吸收 ---吸收限的利用 滤波：选择吸收限介于X射线中的Kα和Kβ的波长之间的物质。 选靶：X射线的波长要大于被研究物质的K系吸收限，或选择远小于K系吸收限的波长。 X射线精细吸收结构 射线衍射的基本原理 布拉格方程 结构因数：在X射线衍射中单位晶胞中各个原子散射波的合波，用F表示： 若单胞含N个原子，坐标各为x1y1z1，x2y2z2，…XNYNZN，原子散射因数为f1，f2 …fn，则hkl反射的结构因数为： 布拉格方程 X射线的散射 散射：一束单色X射线通过晶体物质时将能量传给原子中的电子，电子获得能量后产生一定的加速度。具有加速度的电子将向外散射电磁波，其频率与电子振动的频率相同，即与入射X射线的频率相同。 前提：原子中受束缚力比较大的电子（内层电子） X射线的散射 相干散射：由于入射线与散射线的波长与频率一致，位相固定，各散射波之间以