《材料分析与测试技术》课程教学大纲

材料分析与测试技术课程代码：1013008 总学时：42先修课程：高等数学、线性代数、材料力学、金属学及热处理开课对象：金属材料工程专业一、课程的性质、目的与任务：1、性质：本课程为金属材料工程专业的一门专业必修课程。2、目的与任务：使学生掌握材料主要分析技术方法的基本原理和应用，了解较先进的材料分析方法和应用。培养学生的材料微观组织结构分析测试及研究的能力。通过学习使学生掌握X射线衍射和电子显微技术的基础理论，试验方法及基本技能；掌握X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜和电子探针等现代测试设备的结构及其在材料分析测试技术中的原理及试验方法。应用X射线衍射方法进行晶体结构的测定、物相分析、宏观应力测定；掌握透射电镜的复型和薄膜制备技术及电子衍射的原理，应用电子衍射对材料进行微观组织结构的分析，应用扫描电镜和电子探针对材料进行表面形貌和微观结构及成分进行分析。二、教学基本内容与基本要求：1、绪论2、X射线物理学基础掌握X射线的本质、连续X射线谱，特征X射线谱、X射线与物质相互作用、经典散射与经典散射强度；二次特征辐射；X射线的衰减。3、X射线衍射的几何原理掌握布拉格定律、倒易点阵的定义，了解倒易点阵的某些关系式，倒易点阵的性质倒易空间中表示衍射条件的矢量方程，掌握埃瓦尔德图解。4、X射线衍射束的强度理解一个电子对X射线的散射、一个原子对X射线的散射、单胞对X射线的散射；掌握结构因子计算；理解一个小晶体对X射线的散射；一个小晶体衍射的积分强度；粉末多晶体衍射的积分强度。5、X射线衍射方法了解类型和发展；粉末照相法；粉末法成象原理，德拜－谢乐法；劳厄实验方法：劳厄法成象原理和衍射斑点分布规律；劳厄衍射花样指数化；掌握多晶衍射仪法；了解测角器，探测器，计数电路，实验条件选择及试样制备。6、多晶体的物相分析掌握基本原理，了解PDF卡片，PDF卡片索引，掌握物相的定性和定量分析原理和方法。7、点阵常数的精确测定掌握立方晶体衍射花样的指标化；理解点阵常数测量中误差的来源；照相法中θ测量误差的来源，衍射仪法中的测量误差；掌握点阵常数精确测定的方法8、X射线应力测定理解X射线应力测定的基本原理；掌握X射线应力测定方法。9、电子光学基础理解电子光学的原理。10、电子与物质的交互作用理解原子核对电子的弹性散射，原子核对电子的非弹性散射，核外电子对入射电子的非弹性散射；高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息。二次电子（SE），背散射电子（BE），吸收电子（AE），特征X射线及俄歇电子，自由载流子形成所伴生效应，入射电子和晶体中电子云相互作用，入射电子和晶格相互作用，周期脉冲电子入射的电声效应，透射电子。11、透射电子显微分析了解透射电镜的结构、成象原理透射；掌握电子衍射和电子衍射花样的标定；理解薄膜的透射电子显微分析，薄晶体样品的衍衬成象原理。12、扫描电子显微分析理解扫描电镜工作基本原理，扫描电镜的结构，扫描电镜的主要性能，样品制备；扫描电镜在材料研究中的应用；掌握表面形貌衬度及其应用。13、X射线能量色散谱分析了解X射线能量色散谱仪的分析原理、实验方法和应用。14、电子能量损失谱分析了解X射线电子能量损失谱仪的分析原理、实验方法和应用。15、电子显微分析技术的新进展了解电子显微分析技术的新进展。三、教学内容与学时分配：教学内容教学要求重点(☆)难点(△)学时安排备注实验1、绪论1

2、X射线物理学基础A3

3、X射线衍射的几何原理A☆△34、X射线衍射束的强度C55、X射线衍射方法A☆5

6、多晶体的物相分析B5

7、点阵常数的精确测定C△48、X射线宏观应力测定C△29、电子光学基础A210、电子与物质的交互作用C111、透射电子显微分析A☆412、扫描电子显微分析A☆313、X射线能量色散谱分析B114、电子能量损失谱分析B215、电子显微分析技术的新进展C1

四、建议实验项目与学时分配本课程不安排实验项目。五、教学方法与教学手段1、教学方法采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以扩大学生的知识面为原则，增加课堂讨论内容，调动学生学习的主动性与积极性。2、教学手段采用黑板教学、幻灯教学等教学方法相结合。六、建议教材与参考书目1、材料近代分析方法，常铁军、祁欣，哈工大出版社，2000。2、材料研究方法，谈育熙，机械工业出版社，2004。3、材料分析测试技术，周玉，哈工大出版社，2001。4、金属电子显微分析，谈育熙，机械工业出版社，1989。5、X射线金属学，范雄，机械工业出版社，1989