材料測試方法

材料分析測試方法材料物理與化學系盧正欣E-mail：教學郵箱：緒論

一.材料分析測試的地位與作用不同材料具有各自不同的使用性能材料的宏觀性能是由其微觀組織、結(jié)構(gòu)、成分所決定以304不銹鋼為例：結(jié)構(gòu)：面心立方（fcc）組織：單相奧氏體成分：18%Cr-8%Ni優(yōu)良的耐蝕性《材料分析測試方法》材料分析測試的地位與作用Compositions成分Structure結(jié)構(gòu)Processes制備PropertiesPerformance性能《材料分析測試方法》二.材料分析測試方法顯微組織分析化學成分分析晶體結(jié)構(gòu)分析

《材料分析測試方法》——OM、SEM、TEM、SPM——化學分析、光譜、能譜、波譜——X射線衍射、電子衍射三.本課程內(nèi)容X射線衍射分析電子顯微分析其它現(xiàn)代分析方法XPS、AES、SPM等《材料分析測試方法》1.X射線衍射分析定義利用X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象對材料的結(jié)構(gòu)（物相）進行定性、定量分析，并對與材料結(jié)構(gòu)相關(guān)的晶體學參數(shù)（晶格參數(shù)、晶體取向、晶體缺陷等）進行分析測定的方法。分析儀器X射線晶體分析儀、X射線衍射儀、X射線應力儀《材料分析測試方法》X射線晶體分析儀單晶定向缺陷檢驗物質(zhì)定性點陣常數(shù)測定殘余應力測定《材料分析測試方法》X射線衍射儀物相定性物相定量結(jié)晶度、晶粒尺寸測定織構(gòu)測定點陣參數(shù)測定殘余應力《材料分析測試方法》X射線應力儀殘余應力測定《材料分析測試方法》2.臭電駁子顯件微分躲析電子簡顯微跳分析糕定義以高質(zhì)能電犧子束水作為嘩照明完源，至利用歇電子阿束與乒樣品幅物質(zhì)尊交互懂作用幟產(chǎn)生賽的物慚理信濾息，窗進行具材料怠組織糖、結(jié)鉗構(gòu)和春成分解分析憲的方干法。電子功顯微拋分析夕儀器透射潮電子少顯微氧鏡、絨掃描證電子宵顯微煙鏡、廉電子碌探針撕、俄霸歇電野子能甲譜儀躍、電斬子能者量損疲失譜身儀等數(shù)?！恫牧戏治鰷y試方法》透射蜘電子徐顯微咐鏡《材料分析測試方法》分辨說率：妥0頌.1張~0歸.2余nm放大辮倍數(shù)屬：0毒.4協(xié)~1乘50嗚萬倍主要供功能島：材傍料微適觀組跑織形俘貌觀尼察、健晶體歉缺陷逢分析理、晶負體特可征參絨量測居定、諷物相旬分析鴉等掃描萍電子層顯微搶鏡分辨拒率：亞1找nm放大畜倍數(shù)等：1罪0~沾20瘡萬倍主要惱功能柄：材禽料表痛面形嚴貌觀瘡察、姑斷口酷分析凍等《材料分析測試方法》電子跟探針《材料分析測試方法》分辨消率：舅1瓜nm元素桌范圍要：放Z蓬=觸4袍~蔥92主要妻功能冤：材約料微音區(qū)化退學成血分分材析俄歇計電子普能譜《材料分析測試方法》分辨基率：同1村nm元素俊范圍依：Z≥軋3主要負功能涼：材惑料淺花表面駱微區(qū)貴化學漿成分叢分析3.呀其勺它現(xiàn)桃代分掌析測荷試方夸法X射括線光睜電子煉能譜二次塑離子恥質(zhì)譜掃描尺探針敞顯微猜鏡《材料分析測試方法》四.鞋課覆程特服點與著要求理論促性與個實踐找性強涉及妹物理侍學、葡晶體承學、肆電子略光學甘、量晉子力赤學等縫理論悅，概稈念抽柱象。需要匠實驗狡密切屯支撐要求掌握呀各種覆分析蓮方法聞的基賀本原異理、逮特點鐮與應溉用能夠侮針對券分析焰測試繞要求賠選擇博適當謊的測建試方細法，騙涉及群測試撓方案床，并便能對哈基本罰的測倍試結(jié)賢果進吳行分德析解戒釋。《材料分析測試方法》五.朗教妖學安抵排總學朵時：連48否學時其中窄課堂沸教學優(yōu)42每學時煌，實剝驗6撐學時主講擁教師補：拿盧正艷欣（及X射弱線衍引射分喉析）雷稀黎（鋤電子叼顯微維分析院）授課械方式灑：傳謊統(tǒng)+全多媒農(nóng)體成績期考核框：作業(yè)宣、考輸勤、筆記、實退驗、性閉卷黨考試《材料分析測試方法》六.舊相陸關(guān)后創(chuàng)續(xù)課均程《材版料分訓析測緩試課瞇程設(shè)嬌計》學時碼：1川周吵指陜導教小師：般現(xiàn)代笑分析緊測試擇中心藥全體必教師《無廣損檢麥測》《失有效分瘦析》《現(xiàn)省代材泉料分塞析技欣術(shù)》《波桂譜分黑析》《儀咱器分析析》《材料分析測試方法》第一打章猾X射占線物閣理基頑礎(chǔ)X射消線的朵性質(zhì)X射崖線的缺產(chǎn)生賺及X置射線瘡譜X射沖線與械物質(zhì)欠的相感互作娛用《材料分析測試方法》1.役1驕引言X射描線的浮發(fā)現(xiàn)東是1脆9世窄紀末清20吼世紀沒初物丙理學懶的三緞大發(fā)葵現(xiàn)（擺X射踢線1亡89塞5年裝、放速射線筆18兄96刷年、浮電子暈18呆97厲年）乓之一渡，這徒一發(fā)味現(xiàn)標誦志著鐘現(xiàn)代咸物理遞學的拜產(chǎn)生盾。《材料分析測試方法》發(fā)現(xiàn)陷X射便線18唱94剝年1倒1月梯8日墊，倫亮琴（內(nèi)Wi所lh蘆el哨m班R?巨nt剝ge抬n，[徳熱]）囑在研面究陰極屈射線課管的高醒壓放著電現(xiàn)娛象時技，發(fā)喝現(xiàn)了字能使納熒光欺物質(zhì)禾發(fā)光紅的鍋一種漫新射嚼線。18游95燦年1告2月謎22估日，校倫琴灰和他鬼夫人紡拍下耽了第蜓一張降X射哀線照緞片?！恫牧戏治鰷y試方法》X射戀線的蜂性質(zhì)X射歸線的沉主要正特征朽：肉眼遠不可鐘見具有令與可彎見光輕類似耗的性件質(zhì)（壞沿直望線傳遷播、匹使膠規(guī)片感川光、瀉使熒岸光物竊質(zhì)發(fā)愉光）具有貞自身攀的特對點（次很高危的穿屈透能豆力、?？杀恢ノ镔|(zhì)追吸收石和減扣弱、朋可使?？諝馑婋x嗓、對該生物默細胞厲有殺療傷作沃用等原）《材料分析測試方法》貢獻幾個灣月后然，被汗用于態(tài)醫(yī)學黃診斷鮮，后免來又論用于題金屬蜻材料鐵和機饑械零芳件的每探傷饑。19延01頁年獲利第一瘡次諾濫貝爾漫物理鄙學獎楚。19堤12埋年勞避厄發(fā)恰現(xiàn)了示X射貫線通敢過晶暑體時受產(chǎn)生夏衍射巨現(xiàn)象各，證已明了X射電線的藏波動曠性和晶體期內(nèi)部桃結(jié)構(gòu)躍的周歇期性。19砌12翼年1網(wǎng)1月煉，布窯拉格納提出紡著名斧的布拉聽格方茂程，成甜功解逝釋勞獎厄的莖實驗執(zhí)。《材料分析測試方法》圖為陣20任01朱年3痕月2堂7日劍，在壩澳大宴利亞造悉尼燈大學蒜，一子名工反作人恒員在壞審視乏手中話的X仙射線形照片慕。《材料分析測試方法》不銹并鋼焊立縫X綠射線抹探傷《材料分析測試方法》1.峽2挨X狀射線彼的本億質(zhì)一、鋸X射握線的預本質(zhì)X射肚線與噴可見羽光、瓣紫外爭線、努宇宙擠射線犬一樣宏也是炭電磁對波的迷一種咱，具昆有波鑰粒二必象性暈，波銳長在狡10－8cm綢左右化，與煉晶格挨常數(shù)株為同所一數(shù)避量級厘。《材料分析測試方法》二、局電磁附波譜X射才線的憑波長槐在1達0-6~龍10-1喉0cm廊之墓間，周在電周磁波早譜中廚與紫恥外線帶和γ射歸線相陵搭接技。《材料分析測試方法》二、揉電磁丘波譜軟X廳射線搭：波蔬長較悠長，棚用于哀醫(yī)學燙透視硬X疊射線芒：波棒長較釣短，帖用于絮材料碗分析《材料分析測試方法》三、煤X射早線的爛波粒幕二象聚性波動火性：X射線賣以一曠定的跨波長鋸和頻扭率在曾空間繁傳播醋，反攔映了點物質(zhì)駁運動吐的連大續(xù)性畜。粒子考性：X射線泥以光銜子形活式輻務射和旬吸收歡時具讀有一逢定的違質(zhì)量美、能筍量和僑動量翠，反傷映了桂物質(zhì)境運動脈的分顫立性孩。——λ越小漏，p和ε越大暢，X射線姜穿透繪能力票越強見。《材料分析測試方法》波粒肅二象甜性的德表現(xiàn)恨：波粒叛二象真性是X射線預的客長觀屬舒性，蔥在一亞定條因件下垮，可熄能只紡有某施一方升面的抽屬性差表現(xiàn)耳得比稱較明鐘顯，生而當贏條件界改變典時，喪另一難方面早的屬它性表殖現(xiàn)得紐奉比較獻明顯嚴。例如護，當X射線路在空猴間傳思播過貫程中矮發(fā)生剃干涉籃、衍妄射現(xiàn)短象，邊就突霞出地風表現(xiàn)耀出它睬的波動轎性；而裳在與欄物質(zhì)走相互議作用良交換膽能量有時，薪就突壞出地帳表現(xiàn)托出它縣的粒子鼠性?！恫牧戏治鰷y試方法》1.淹3敬X頭射線儲的產(chǎn)采生及圾X射功線管一、靈X射哨線產(chǎn)錢生的傍基本瞇條件X射略線是霞由高滲速運壺動著另的帶潛電粒搏子（農(nóng)電子穗）與替某種惱物質(zhì)劫撞擊撐突然熱被阻慰止時黑，伴孝隨電斯子動阿能的帖消失顛或轉(zhuǎn)風化而撫產(chǎn)生醒的?！恫牧戏治鰷y試方法》產(chǎn)生吸自由私電子熱陰啊極使電洗子作品定向兵高速隨運動加速漂電場陽極抄(靶創(chuàng))在電舍子運歲動路匯徑上樂設(shè)置網(wǎng)障礙犧物基本腦條件跨：二、爭X射瓶線管1、禿X射糕線管即X貧射線握的發(fā)乏生裝臘置，犁是有偉陰陽考極的穴真空跡封閉甩管?！恫牧戏治鰷y試方法》2、輪X射駁線管際的結(jié)洽構(gòu)：《材料分析測試方法》X射文線管乎結(jié)構(gòu)停示意球圖《材料分析測試方法》電子X射藍線燈絲馳變壓籠器高壓驚變壓傻器燈絲靶窗口陰極街（燈澆絲）部：鎢梢絲制膏成，唇通電峽加熱憐后熱腔輻射默電子陽極辱（靶嫁）：眉金屬肆制成會，使列電子襖突然申減速獻發(fā)射刻X射錯線窗口職：金論屬鈹辛制成兩，是甘X射經(jīng)線射低出的邁通道概，要因求既撤要由覽足夠務的強暮度維昌持高避真空唐，又據(jù)要對落X射滑線吸臂收小攻。通索常由凳四個味或兩縫個窗符口?！恫牧戏治鰷y試方法》3、篇X射罷線管港工作組原理《材料分析測試方法》燈絲悔變壓悠器高壓板變壓異器燈絲靶窗口X射打線4、紀X射恥線管劍的焦踢點焦點是陽垂極靶節(jié)表面航被電統(tǒng)子束滑轟擊率的一白塊面神積，英X射段線從輝該面評積發(fā)園出。性焦點挺的形垮狀和申尺寸臉是X斑射線炊管的倡重要令特性臥之一需。焦點睜的形術(shù)狀取嫂決于芹燈絲忠形狀津，螺列線形輕燈絲耳產(chǎn)生矩形慣焦點。為提匠高X旦射線穿衍射學的分伍辨本齒領(lǐng)，現(xiàn)要求奮焦點挑小、魂強度典高。《材料分析測試方法》縮小欠焦點齡途徑俗——筒在與蛙靶面硬成一糊定角索度位炊置接訴受X揮射線櫻。1.啦4綱X顫射線桂譜X射撈線譜：用賞適當番的方逐法測敘量X史射線爭管發(fā)尤出的習X射橋線的皮波長啦和強憲度，康在強燈度—偏—波艷長坐記標上鼠得到碌X射徒線強放度隨格波長喘的變懼化曲照線即禾X射幫線譜鏈。連續(xù)恰X射僵線譜特征虧（標久識）木X射站線譜《材料分析測試方法》兩類一、慣連續(xù)澇X勤射線釣譜《材料分析測試方法》1.秒定銹義在一禮定的擺管電呆壓（薄如2茂0K輝V）嚇以下頁，X拆射線始強度詢隨波既長連揀續(xù)變搞化，雞稱這脖種譜燈線為連續(xù)困X射怎線譜，即切連續(xù)慘譜。2.徒連串續(xù)譜排的特池點《材料分析測試方法》在短燈波方逃向上作有短故波限λ0每條紹譜線賣都有殼一個自強度虜最大標值，餃最大虹值出重現(xiàn)在銜1.抓5λ0處隨管扁電壓母增大鏡，強打度相聚應增顫高，遺譜線狂的短婦波限蠻和強高度最內(nèi)大值銀均相淹短波虛方向脫移動珍。3.勻分燥析解愿釋《材料分析測試方法》X射察線光肚子的別產(chǎn)生量子屢力學綢概念奴，當賭能量拾為eV的電府子與軍靶原黃子碰栽撞時街，電比子失怠去能崖量，悟其中悔一部較分以威光子循形式逢輻射佳出去胞。每在碰撞置一次決，產(chǎn)棋生一粗個能狀量為疏hν的光廁子，壘即“韌致突輻射”。連續(xù)遇譜的曾形成大量映的電辣子在珍到達盡靶面兔的時物間、潤條件面均不亮同，溪而且秤還有彈多次暈碰撞扒，因譽而產(chǎn)反生不交同能旱量不柜同強粘度的獲光子塵序列畝，即墊形成連續(xù)鎮(zhèn)譜。關(guān)于螞短波評限極限竟情況籮下，欠能量稻為e嚇v的臘電子帝在碰睡撞中稍一次嫌把能比量全鎖部轉(zhuǎn)艱給光妖子，冠那么棉該光金子獲裙得最搞高能共量并誤具有雀最短袖波長葛，即短波岸限（λ0）——束短波朗限只紫與管潑電壓嚇有關(guān)抖，并城隨管愚電壓吊增大簡而減蠢小《材料分析測試方法》關(guān)于館強度秤最大聽值X射遵線的仇強度定義燥為單免位時菠間內(nèi)說通垂袍直于辭傳播堂方向伴的單蜜位截遞面的霞能量韻大小迷，即崇通過轟單位待面積拋的光瓦量子燥流率古，取北決于溝光子葵能量姑hν和乘光子哄數(shù)目常n。——寶強度倍最大申值不四出現(xiàn)巖在光慮子能派量最皺大值λ0處，昌而是辱大約1.減5λ0處《材料分析測試方法》X射線想的總肥強度連續(xù)刪X射售線譜輩線下蹲的面娘積表燈示連墳續(xù)X找射線褲的總艱強度廊Ig，即行陽極托靶發(fā)百射出斜的X扔射線麗的總宅能量：經(jīng)驗燥公式丹：i—抗管電些流，唉V—抹管電皮壓，嘩Z—號陽極城靶原脊子序逗數(shù)，廢k，往m—隙—常歇數(shù)m≈2，箏k≈(1永.1遵~1喝.4孔)×10-9《材料分析測試方法》X射線位管的鑒效率對于寧W靶冬，Z薪=7木4，政當V致=1炸00種kV租時，η≈1倘%——琴其余辱能量爽在靶置上轉(zhuǎn)蹤蝶化為稱熱能拿?！恫牧戏治鰷y試方法》二、鄙特征控X因射線撿譜1.輔定庫義：在連雨續(xù)X貧射線車譜的烈基礎(chǔ)魯上產(chǎn)尋生。剩當管仁電壓塌繼續(xù)方升高漆，大翻于某暮個臨藥界值洽時，折在連臘續(xù)譜愉線的牙某個掃波長紅處出瓣現(xiàn)強桃度峰猶，成菌為特征妻X射跑線。將幫這一卷臨界須電壓別稱為激發(fā)呼電壓?！恫牧戏治鰷y試方法》2.未特駐點在連成續(xù)譜役上出梳現(xiàn)特干征譜陰線，政常見亡Kα，Kβ兩條勒。靶材司一定鈴，隨闖管電佳壓增爺高，慣只是情強度毀相應蜂增加悔，但祝特征厲譜線蒜的位渡置（拳波長齡）不備變—撤—由芳此稱援為標疤識譜欄?！恫牧戏治鰷y試方法》3.慈分吹析解濤釋—布—特佛征X籍射線襲的產(chǎn)侵生特征握X射書線的伏產(chǎn)生禾機理跨與靶芹物質(zhì)息的原刮子結(jié)牛構(gòu)有艙關(guān)。原子胸殼層釣按其剖能量郵大小英分為缸數(shù)層旗，通竊常用寶K、音L、饅M、報N等巾字母縱代表蜻它們顏的名爬稱。但當拆管電舒壓達壁到或憐超過鑰某一愧臨界勇值時大，則演陰極悟發(fā)出斧的電潔子在溝電場娛加速確下，氏可以久將靶獄物質(zhì)病原子縫深層蛇的電襯子擊鴿到能零量較久高的溜外部請殼層廈或擊坊出原良子外彩，使捏原子捧電離班。《材料分析測試方法》3.冰分糧析解竊釋—葵—特葉征X放射線民的產(chǎn)繩生陰極這電子膠將自畝已的駕能量匯給予俗受激建發(fā)的勸原子消，而需使它搶的能蒙量增幅高，冊原子佳處于陵激發(fā)稠狀態(tài)若。如果部K層半電子宇被擊漆出K郵層，狼稱K沈激發(fā)男，L盡層電色子被項擊出黑L層祖，稱普L激瞧發(fā)，唉其余糧各層融依此榜類推嶺。產(chǎn)生殖K激遼發(fā)的耐能量醬為WK＝h副υK，陰效極電孩子的倉能量擔必須減大于附等于垃Wk?！恫牧戏治鰷y試方法》3.暴分梯析解擺釋—岡—特貞征X臂射線趴的產(chǎn)未生處于散激發(fā)愧狀態(tài)敘的原燥子有心自發(fā)鉆回到斤穩(wěn)定清狀態(tài)楚的傾蓄向，除此時獲外層螺電子陵將填煮充內(nèi)虹層空彈位，繼相應同伴隨喪著原霸子能濾量的筑降低鹿。原病子從泛高能這態(tài)變肌成低我能態(tài)葉時，融多出匹的能醬量以筆X射凱線形年式輻慰射出平來。孝因物拋質(zhì)一撫定，愁原子聯(lián)結(jié)構(gòu)投一定狠，兩對特定黑能級峰間的磚能量擱差一皺定，附故輻聞射出躬的特詳征X跨射波廳長一提定。當K妖電子僵被打義出K毛層時悲，如敏L層在電子役來填勵充K印空位勿時，彼則產(chǎn)碎生Kα輻射善。此柔X射輛線的哥能量健為電行子躍純遷前廊后兩旱能級系的能譯量差最，即《材料分析測試方法》3.怨分爆析解味釋—北—特阿征X召射線洪的產(chǎn)肯生《材料分析測試方法》3.估分同析解丸釋—仍—特浩征X挪射線和的命期名《材料分析測試方法》同樣晚當K番空位閥被M餐層電歉子填曉充時馬，則監(jiān)產(chǎn)生翻Kβ分輻射摩。M疤能級純與K待能級顯之差套大于主L能倉級與骨K能拐級之孕差，稍即一霜個K泊β光這子的衛(wèi)能量耀大于爪一個蔑Kα枕光子跡的能哪量；都但站因L撒→K徐層躍強遷的喂幾率鉗比M夠→K徑遷附竹幾率趕大，熄故K久α輻梁射強燥度比怕Kβ歪輻射串強度閱大五萄倍左莊右。顯然鄉(xiāng)豐，京當L廣層電箭子填雀充K慶層后矩，原紛子由食K激書發(fā)狀弓態(tài)變安成L密激發(fā)膠狀態(tài)濃，此鑰時更其外層疾如M齡、N脫……輔層的脖電子慰將填會充L轟層空損位，鼠產(chǎn)生床L系屯輻射廢。因籍此，之當原凳子受裂到K訓激發(fā)久時，歪除產(chǎn)橫生K啄系輻肯射外環(huán)，還弓將伴肯生L陡、M鉤……優(yōu)等系促的輻硬射。站除K憤系輻招射因則波長屢短而春不被導窗口窮完全弦吸收屬外，債其余臣各系懷均因批波長這長而司被吸末收。3.圾分翁析解窩釋—牲—臨付界激濫發(fā)電桐壓產(chǎn)生榆特征眼輻射架前提散是將厲內(nèi)層默電子先轟擊貿(mào)出來昆，即戶要求啦陰極蔽射來哥的電翼子的曠動能序必須鍋大于易等于僵該內(nèi)奪層電蠻子與配原子殖核的妖結(jié)合膏能電寬離。eV認≥WK＝h適υK，才總能產(chǎn)扁生K挺激發(fā)得。其堂臨界霧值為忘eVK＝WK，VK稱之掩臨界漆激發(fā)胳電壓繪?！恫牧戏治鰷y試方法》特征X射線禍的波畫長只簽取決弱于靶悅材物村質(zhì)波長啊與靶毯材原責子序丙數(shù)關(guān)勢系—舊—莫戴塞萊暗定律根據(jù)慢莫塞輪萊定邪律，晃將實竭驗結(jié)禽果所蔬得到蕩的未老知元朱素的炸特征埋X射哨線譜槍線波偉長，很與已渴知的熱元素窩波長為相比倦較，性可以蹤蝶確定揮它是淺何元笑素。余它是努X射削線光零譜分魚析的矮基本軋依據(jù)《材料分析測試方法》1.踩5鑄X情射線丘與物沖質(zhì)的恰相互悲作用X射瘋線與粗物質(zhì)鞋相互嫩作用渴時，豈會產(chǎn)似生各葉種不銜同的唐復雜喚過程井，但葵從能款量轉(zhuǎn)勝換來吉看，籌一束丸X射謝線通犧過物筐質(zhì)時立，它失的能侵量可罵分為齒三部格分：脊其中狀一部草分被阿散射侄，一指部分濤被吸島收，廢一部摧分透刷過物暮質(zhì)繼遞續(xù)沿銜原來譯方向厭傳播戚?！恫牧戏治鰷y試方法》一、蒜X射巖線的抵散射X射儉線散仍射—鏈—沿耗一定趁方向仗運動窮的X省射線脫光子我流與怒物質(zhì)脊的電牧子相清互碰須撞后