材料研究分析方法本科生

（优选）材料研究分析方法本科生当前1页，总共35页。一、材料研究的意义和内容材料科学的主要任务是研究材料研究的内容：组成 结构 性能第一讲绪论材料设计当前2页，总共35页。材料的性能决定于：

组成

结构材料的组成结构又取决于：

材料的制备工艺

材料的使用条件当前3页，总共35页。制备工艺对材料结构性能的影响举例：

金属：浇铸、轧制

无机材料：水泥浆体的养护。聚合物：PU橡胶、纤维、塑料、涂料等当前4页，总共35页。性能

Property结构

Structure工艺

Technology原材料RowMaterials重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关

复合材料当前5页，总共35页。重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关

宏观性能微观结构材料科学二要素关系示意图抗压强度当前6页，总共35页。重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关

组成与结构性能合成与工艺制备材料科学三要素关系示意图

韧性PVC/EVAc接枝共聚物滚压7.5min滚压15min滚压20min当前7页，总共35页。性能合成与工艺制备

使用效能组成与结构材料科学四要素关系示意图重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关

当前8页，总共35页。

使用效能环境协调性组成与结构性能合成与工艺制备材料科学五要素关系示意图

探明关系

指导工艺

（制备或生产）

开发材料

优化材料重要性:材料性能与其结构及其随时间的变化有关

当前9页，总共35页。材料研究方法定义广义：包括

技术路线

实验技术

数据分析狭义：某一种测试方法，如： X射线衍射方法

电子显微术

红外光谱分析

核磁共振分析等实验数据获取和分析当前10页，总共35页。二、材料结构和研究方法的分类

材料的组成和结构的测试方法有多种，应根据不同的应用场合选择。其中显微术的选择又与材料的结构及层次有关。1、材料结构及其层次所谓结构，是指材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。材料的结构从存在形式来讲，无非是晶体结构、非晶体结构、孔结构及它们不同形式且错综复杂的组合或复合。当前11页，总共35页。材料结构的层次（按照观察用具或设备的分辨能力来划分）

宏观结构显微结构亚微观结构微观结构肉眼的分辨率光学显微镜的分辨率普通扫描电子显微镜的分辨率从尺度上讲，又分为微观结构、亚微观结构、显微结构和宏观结构等四个不同的层次。当前12页，总共35页。结构层次物体尺寸研究对象举例研究方法宏观结构>100m大晶粒、颗粒集团断面结构、外观缺陷、裂纹、空洞肉眼、放大镜、实体显微镜显微结构0.2-100m晶粒多相集团物相的形状、光学性质大小、取向分布和结构物相的光学性质偏光显微镜反光显微镜干涉显微镜亚显微结构10-200nm微晶集团界面形貌晶体构造的位错缺陷扫描电镜电子显微镜微观结构<10nm晶格点阵晶格点阵扫描隧道电镜场离子显微镜高分辨电镜材料结构的层次

当前13页，总共35页。材料结构的类型：

聚集态结构

气、液、固。固态中有晶态和非晶态。

物相结构：混合物、晶态、非晶态

显微结构：取向

空间位置分布：多组分、多相材料的均匀性

分子与晶体结构

基团结构

分子结构：相对分子量、相对分子质量分布、

支化度、交联度

晶体结构

构型与构象电子结构当前14页，总共35页。当前15页，总共35页。结构测定当前16页，总共35页。“构造”是用来描述构成材料的组成矿物在空间分布排列关系；“织构”则是指组成矿物在空间做定向排列，使物质具有特种性能的一类特殊的显微结构；“细微结构”是矿物晶体颗粒自身的各项结构特征；“形貌”是指组成相的形状、大小和分布。当前17页，总共35页。2、研究方法的种类（1）非图像分析法

衍射法：

中子衍射法

电子衍射法 X射线衍射法（2）图像分析法：

显微术：

原子力显微术

扫描隧道显微术

场离子显微术等。当前18页，总共35页。当前19页，总共35页。光学显微分析

偏光显微镜

热分析差热分析差示扫描量热分析热机械分析热重分析当前20页，总共35页。FTIRUVRaman

NMR当前21页，总共35页。扫描电镜电子探针透射电镜X射线衍射分析当前22页，总共35页。当前23页，总共35页。材料测试研究平台结构形貌热效应成分宏观红外/紫外光谱凝胶渗透色谱仪X射线衍射仪激光粒度分析仪压汞仪比表面分析仪综合热分析多通道量热计原子力显微镜数字图像分析仪低真空扫描电镜环境扫描电镜透射电镜流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机

X射线荧光光谱仪当前24页，总共35页。材料测试研究平台宏观流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机

当前25页，总共35页。材料测试研究平台结构形貌热效应成分综合热分析多通道量热计原子力显微镜数字图像分析仪低真空扫描电镜环境扫描电镜透射电镜X射线荧光光谱仪X射线光电子能谱仪

等离子体发射光谱

当前26页，总共35页。材料测试研究平台结构形貌热效应成分宏观红外/紫外光谱凝胶渗透色谱仪X射线衍射仪激光粒度分析仪压汞仪比表面分析仪核磁共振激光拉曼光谱仪

综合热分析多通道量热计原子力显微镜数字图像分析仪低真空扫描电镜环境扫描电镜透射电镜流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机

当前27页，总共35页。材料测试研究平台结构形貌热效应成分宏观红外/紫外光谱凝胶渗透色谱仪X射线衍射仪激光粒度分析仪压汞仪比表面分析仪核磁共振激光拉曼光谱仪

综合热分析多通道量热计原子力显微镜数字图像分析仪低真空扫描电镜环境扫描电镜透射电镜流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机

X射线荧光光谱仪X射线光电子能谱仪等离子体发射光谱

当前28页，总共35页。聚氯乙烯分子结构建筑结构水泥浆体显微结构内容:当前29页，总共35页。内容:研究材料的(亚)显微结构:物相的种类、大小、形状和分布聚氯乙烯分子结构水泥浆体显微结构化学组成晶体结构形状当前30页，总共35页。内容:研究材料的(亚)显微结构:物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构显微结构水泥混凝土化学组成晶体结构形状当前31页，总共35页。内容:研究材料的(亚)显微结构:物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构水泥混凝土化学组成晶体结构形状当前32页，总共35页。内容:研究材料的(亚)显微结构:物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构水泥混凝土化学组成晶体结构