《材料化学研究方法》PPT课件

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1、材料化学研究方法绪论1、材料的定义：材料一般是指可以用来制造有用的构件、器件或其他物品的物质。2、材料学的组成（1）材料的分类A:根据化学组成和显微结构特点材料可分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。其中复合材料是由前三者相互构成的。材料金属材料无机非金属材料有机高分子材料天然材料天然材料天然材料人造材料人造材料人造材料复合材料复合材料B：根据性能特征材料可分为：结构材料（以力学性能为主）和功能材料（以物理化学性能为主）；C：根据用途材料可分为：建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料等。（2）材料的制造与加工工艺主要的制造与加工工艺分：化学法、物理法和机械法。（3）材

2、料的结构材料的结构分为两部分：结构理论和检测技术。其中结构理论包括理论结构和实际结构（特别是对无机非金属材料，如陶瓷等）（4）材料性能包括力学性能和功能（如光学、热学、电磁学等）（5）材料的应用与市场即该种材料能用于哪些方面。3、材料学的研究方法以前，因为人类的理论知识不足，一般是按照从1-5的思路来研究材料，现在因为人类的理论水平已经达到了一定的层次，因此，现在的材料学研究方法一般是按照材料的应用背景来设计材料的组成和成型工艺。4、无机非金属材料无机非金属材料几乎包括了除金属材料、高分子材料以外的所有材料。主要有陶瓷、砖、瓦、玻璃、搪瓷、胶凝材料（水泥、石灰和石膏）、混凝土、耐火材料、天

3、然矿物材料等传统材料以及氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、复合陶瓷、微晶陶瓷、光纤玻璃、MDF水泥、纤维增强混凝土等新型材料。与金属材料和有机高分子材料相比，无机非金属材料有以下特点1）比金属的晶体结构复杂2）没有自由电子（金属的自由电子密度高）3）具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键4）结晶化合物的熔点比许多金属和有机高分子高5）硬度高、抗化学腐蚀能力强6）绝大多数是绝缘体，高温导电能力比金属低7）光学性能优良，制成薄膜时大多是透明的8）一般比金属的导热性低9）在大多数情况下，观察不到变形讲课顺序各种分析方法的中英文名称及简称原理测量参数定性定量分析影响因素应该掌握的内容各种分析方法的应用

4、范围、局限性、各种参数如何影响分析结果及结果分析。学完后应该达到的目的当你想知道某种材料的某一方面的性能时，你应该知道用那种测试方法，并且会分析实验结果第一章X射线衍射分析前言一、X射线应用的历史1985年，德国物理学家伦琴发现X射线1912年，德国物理学家劳厄发现X射线在晶体中的衍射现象。这一方面确定了X射线是一种电磁波，另一方面为利用X射线研究晶体材料开辟了道路二、X射线的应用范围1、在单晶材料方面2、在金属、陶瓷、建筑材料、矿物等研究方面3、根据X射线定性定量分析以及根据晶格常数随固溶度的变化率来测定相图或固溶度等4、根据X射线衍射线的线性及宽化程度等来测定多晶体式样中晶粒大小情况等

5、第一节X射线的物理基础一、X射线的物理性质1、与可见光比较，它的波长很短，约在0.01~1000Å之间，介于紫外线和γ射线之间，是一种不可见的光线2、同可见光一样，以光的速度传播，并沿着直线方向前进4、它可以以连续光谱或标识广谱的形式表现出来；5、与其他电磁波和微观粒子（中子、质子、电子等）一样具有波粒二象性，即当解释在他传播过程的干涉、衍射现象时，把它看成一种波，用波长λ、频率γ、振幅E0、H0以及传播方向来表征，λ=C/γ；而在考虑它与其他物质的相互作用时，则将它看作是一种微粒子流，使用能量E及动量P来表征，E=hν=hc/λ3、在电场和磁场中都不发生偏转二、X射线的获得近代物理学从理

6、论和实验两方面都证明：任何高速运动的带电粒子突然减速时，都会产生电磁辐射（X射线）。X射线源一般可以从以下三种途径获得：X射线机同步辐射X射线源特点：强度高（是普通X射线机的105倍）、发散度小，稳定性好、是纯粹的线偏振光。放射性同位素X射线源1、X射线的用途X射线衍射分析、X射线荧光分析、X射线光电子能谱分析、X射线激发俄歇能谱分析等材料分析均以X射线为信号源。2、X射线机主要部件：X射线管、高压变压器、电压电流的调节稳定系统、探测分析器（包括荧光屏、照相机、计算机）X射线管：1）最常用的X射线管是封闭式热阴极X射线管（一个热阴极、一个阳极）2）管内抽到10-7torr高真空3）X射线管

7、的阳极靶材料：W、Ag、Mo、Cu、Ni、Co、Fe、Cr4）影响因素：阴极和阳极管电压和X射线的管电流5）冷却：水冷式：使用范围35~50kv、10~35mA、允许负荷100W/mm2；旋转式（3000转/min）:允许负荷5000W/mm2重要质量指标：焦点形状、大小；焦点的形状是由阴极灯丝的形状和金属聚焦罩形状决定的。三、X射线谱X射线不是单一波长的，而是由不同波长的X射线组成的。X射线管中发出的X射线分为二部分：