《材料研究与测试方法》课程实验指导书

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1、江西理工大学《材料研究与测试方法》课程实验指导书主审人：主撰人：刖吕目录第一部分绪论本实验指导书是根据《材料研究与测试方法》课程实验教学大纲编写，适用于材料物理专业。一、本课程实验的作用与任务二、本课程实验的基础知识三、本课程实验教学项目及要求序号实验项目名称学时实验要求实验类型每组人数主要设备名称目的和要求1材料显微结构评价3综合设计9〜10金相显微镜了解光学显微镜的基本构造与操作、常握显微结构的观察与分析方法。2X射线物相分析3演示9〜10X衍射仪掌握测定晶体结构参数的方法、步骤。3扫描电子显微镜2演示9〜10扫描电镜了解扫描电镜

2、的基木结构、原理及操作。第二部分基本实验指导实验项目序号1实验项目名称材料显微结构评价一、实验目的1.了解光学显微镜的基本构造与操作、掌握显微结构的观察与分析方法。2.了解光学显微分析屮对光片的基本要求、掌握光片制备的基本技能。3.了解材料显微结构的基本特征，掌握材料显微结构的描述与评价。二、实验原理利用金相显微镜来观察金属的内部组织与缺陷，金属材料研究中最基本的一种实验技术。将专门制备的金屈试样在金相显微镜下放大100^1000倍来观察，研究其组织与缺陷的方法称为金屈的显微分析方法。显微分析可以研究金属组织与其成分和性能之间的关系；

3、确定各种金屈经不同加工与热处理后的显微组织；鉴别金屈材料质量的优劣，如各种非金属夹杂物在组织中的数量及分布情况，以及金属晶粒度大小等。金属显微镜是利用光线的反射将不透明物件放大后进行观察的。它由光学系统、机械系统和照明系统组成。金相显微镜的棊本原理：金相显微镜由两个透镜组成，对着金相试样的透镜为物镜，对着人眼的透镜称为FI镜。借助于物镜与日镜的两次放大，就能使物体的象放大到很高的倍数，其光学原理如图1—1所示。当所观察的物体AB置于物镜焦点F1外少许时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，就得到一个放大了的倒立实彖A'Bz,若AB处于目镜

4、的前焦距以内，再经过目镜放大后,人眼在冃镜上观察时，在250MM的明视距离处（正常人眼看物体时，最适宜的距离大约在250MM左右，这时人眼可以很好的区分物体的细微部分而不易疲劳，这个距离称为“明视距离”），看到一个经再次放大的虚彖A"B"。所以，观察到的物象是经物镜和目镜两次放大的结果。金相显微镜的放大倍数：显微镜经物镜放大后的彖（A，Bz）是放大倍数为L_M物二/i式中L—微镜的镜筒长度（即物镜与目镜间的距离）；fl—物镜焦距。D_显微镜目镜倍数为M目二％式中D—明视距离f2—目镜焦距很显然，显微镜的总的放大倍数应为二者放大倍数的乘

5、积，即250LM总二M物XM目二仏显微镜屮的主要放大倍数一般是通过物镜來保证，物镜的最高放大倍数可达100倍，目镜的放大倍数可达25倍。放大倍数的符号用'X'表达，例如物镜的放大倍数为25X,目镜的放大倍数为10X,则显微镜的放大倍数为25X10=250Xo放大倍数均分别标注在物镜与目镜的镜筒上。金相显微镜的鉴别率显微镜的鉴别率是显微镜最重要的特征，它是以显微镜在视场屮能分辨出相邻两点间的最小距离d来表示。显然，d值越小，鉴别率就越高。由于物镜使别观察物体第一次放大，故显微镜的鉴别率主要取决与物镜的鉴别率。它可由下式求的。Ad二2N•

6、A式中d—物镜能分辨出的物体相邻两点的最小距离；入一入射光线的波长；N-A—物镜的数值孔径，表示物体的聚光能力由上式可知，波长越短，数值越大，则物镜所能分辨出的物体相邻间的最小距离越小,其鉴别越高。光线的波长可通过滤色片來选择，数值孔径可由下式求得：N•A二nsin4）式中n—物镜与物体间介质的折射率；4）---物镜孔径角的半角进入物镜的光线所张开的角度为物镜的孔径角，其半径角为e,如图1—2所示。入射光线试样物镜图1—2物镜前透镜的孔径角2.金相显微镜的构造金相显微镜的种类很多，按其外形可分为台式、立式和卧式三大类。显微镜的构造通常

7、由光学系统，照明系统和机械系统三大部分组成。有的显微镜带有摄影装置，现以国产4X型金相显微镜为例进行说明。4X型金相显微镜的光学系统如图1—3所示。由灯泡1发出的光线经聚光镜组2及反光镜8聚集到孔径光栏9上，然后经过聚光镜3,再度将光线聚集在物镜的后集面上，最后通过物镜平行照射到试样7表而。从试样反射回来的光线复经物镜组6和辅助透镜5,由半反射镜4转向，经过透镜11及棱镜12、13造成一个被观察物体的倒立放大实象，该彖再经过冃镜15的放大，即可得到所观察的试样表面的放大图彖。4X型金相显微镜的外形结构如图1—4所示。现分析各部件的功能

8、与作用。照明系统：在底座内部装有一低压（6V、15V、20V）灯泡作为光源，由变压器降压供电，靠调节次级电压（6飞V）来改变灯光亮度，聚光镜、孔径光栏及反光镜等装置均安装在圆形底座上，视场光栏及另一聚光镜则安装在支架上，