计算机在材料检测中的应用

《计算机在材料检测中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机在材料科学与工程中的应用第6章计算机在材料检测中的应用本章要点6.1材料成分的检测6.2材料组织结构的检测6.3材料力学性能的检测6.4材料物理性能的检测6.1材料成分的检测材料的组成对材料的性能和应用有很大的影响，许多材料的合成和制备也正是通过改变材料的成分来改变材料的性能。如材料的表面处理就是使材料的表面成分与心部不同，以获得材料表面的特殊性能。因此，材料成分的检测对于材料研究有着特别重要的意义。现今可利用各种大型分析设备如扫描探针显微镜（SPM)、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM)，X射线衍射仪、电子衍射仪、各种谱仪如红外光谱

2、仪、拉曼光谱仪、原子吸收光谱仪、激光光谱仪等进行材料成分的检测。（一）分析电子显微方法分析电子显微方法是现代电子显微学领域中的重要组成都分，是从微观尺度认识和研究材料的非常重要的手段。分析电子显微方法中要获得材料成分的信息的方法主要有：电子能谱（EDS或EDX）（与SEM配套使用，元素分析）电子探针X射线微区成分分析(EPM或EPMA)(微区成分分析)俄歇电子能谱（AES）（表面成分分析、微区成分分析）X射线光电子能谱（XPS）（表面成分、化学态分析）电子能量损失谱方法（EELS）高角度散射暗场方法（STEM）（也称Z衬度方法）场发射电子枪技

3、术（使纳米尺度的成分分析成为可能，它能进行1nm以下区域的成分分析）（1）计算、模拟软件输入被测材料的名称、实验条件和分析要求；系统按某个计算模型或公式输出计算结果、用于实验前的结果预测、与实验结果比较和数据评价。（如：由SmallWorld公司编制的ElectronFlightSimulator软件，可依据蒙特卡罗法模拟求出入射到试样中的电子散射的轨迹，也可计算试样产生的特征X射线谱等。）（2）数据分析、图谱分析软件对仪器测得的实验结果（图像或图谱的数据），按指定的公式、方法分析处理，得到进一步的更多信息（结果）。（如：GalanInc.公

4、司的EL/P（M）软件，可用于电子能量损失谱仪（EELS）的控制和谱仪数据的分析，给出微区成分分析的结果等。）（3）设备控制软件控制各种分析设备装置分析过程的软件。选择输入分析要求、实验条件，分析设备装置按照这些选择进行分析过程。大致可以分为三类（数据处理软件部分）：各种分析设备几乎都是在计算机采集和数据处理系统控制下工作，数据处理软件大致可分三类：（二）光谱仪方法光谱分析是依据样品物质的特征光谱，研究其化学成分和存在状态。在现代科学技术的发展中，光谱分析在材料成分分析和结构分析中起着重要作用。微波辐射光谱光学光谱拉曼光谱（激光）（散射光谱）

5、吸收光谱紫外光（20～400nm）可见光（400～800nm）近红外光（800～900nm）红外光谱（常用中红外：波数4000~400cm-1）原子吸收光谱法顺磁共振光谱法核磁共振光谱法紫外可见分光光度法发射光谱原子发射光谱法分子荧光光谱法分子磷光分析法化学发光分析法X射线光谱X射线波谱（光学方法展谱）X射线能谱（电子学方法展谱）计算机应用软件在光谱仪方法中的功能（1）测量参数选择不同样品作不同元素的检测时，许多测量控制参数都有所不同。仪器随机控制应用软件能选择不同的参数，为此建立测量控制参数文件，存储在磁盘中，供以后调用；并能显示、输入、修

6、改、存储测量控制参数等。（2）定标处理测量前仪器都需经标准样品校准。标准样品中各种元素浓度与仪器相应通道的光谱线强度计数值一般以文件形式存储，应用软件在工作时调用此文件与实测时的光谱线比较．得出被测样品的含量值。（3）常规测量过程控制完成一般的常规测量过程，同时数据系统把测量数据依通道存入测量数据文件。（4）分析测量结果依测量数据文件和定标文件对被测样品作出分析，给出被测样品的成分分析结果，并显示相应结果。有的还可以将两者的谱线图同时放在一起，以便工作人员加以人工比较和判断。一、金相图像分析系统人工金相定量分析法：网格法、称重法等局限性：准确

7、性和重现性差、效率低、在某些情况下还无法实现。——在自动检测方面具有较高的测量精度。其测量速度快，重现性好，并且能连接金相显微镜、扫描电镜和数码相机等各种外部设备、有丰富的图像编辑、增强变换和切割功能，可对特征物自动完成测量。所以图像分析系统在金相定量检测方面得到了广泛的使用。计算机金相图像分析系统：金属平均晶粒度测定软件包、球墨铸铁球化率评级软件包、汽车渗碳晶粒度测定软件包等。（一）有关图像分析测量的要求试样要求平整、无污点、无磨痕；试样能进行反映组织细节的腐蚀，但不能过腐蚀。6.2材料组织结构的检测1.合金相的定量测量1）半自动网格法半自

8、动是指需要由人目判断合金相类型，对待测合金相所占网格结点用鼠标点以不同的颜色以示区别。计算机自动统计出待测合金相所占网格结点的数目和网格结点总数目，两者之比即为待测