初稿材料分析方法

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1、周五晚上：王旭vs赵欣周六晚上：王振杰VS严峰周H晚上：王维VS李雪1.结合自己的课题工作，设计一个如何利用现代物理测试方法幵展自己有关材料科研工作的详细方案。我的课题任务是高地隙喷雾机的喷杆设计。在喷杆的设计中，有一项重要的任务就是喷杆中的喷嘴的选择，喷嘴的寿命取决于喷嘴的材料、药液的理化性质、喷雾压力、剂型等多种因素。喷嘴磨损及损伤以后会导致流量，喷雾角度，雾滴大小都要发生变化。所以我选择分析的材料就是喷嘴的材料分析。喷雾器喷嘴的材质一般有铜、尼龙、不锈钢、刚玉瓷、陶瓷等。喷嘴的材质决定了喷嘴寿命，一般铜

2、喷嘴寿命100小时，尼龙200小时，刚玉瓷300小时，不锈钢、陶瓷、聚合材料400小时。最终综合成本以及性能选择碳化硼陶瓷的喷嘴。碳化硼具有一系列优良的性能：如密度低，理论密度仅为2520kg/m3;硬度高，是仅次于金刚石和立方BN的最硬材料；化学性质稳定，是化学性质最稳定的化合物之一；同时碳化硼还具有很好的力学稳定性和很低的热膨胀系数。基于这些优良的特性，碳化硼在许多领域得到了广泛的应用。碳化硼的一个重要用途是通过粉末冶金技术制取耐腐蚀、耐摩擦的碳化硼器件，以适应各种苛刻条件下对设备结构器件耐磨抗蚀性能的要

3、求.在进行选择喷嘴前，需要对喷嘴的性能进一步确定，研究其是否能够满足要求。选择试样热压桃碳化硼材料，实验采用Nano-Scope型AFM/FEM原子力/摩擦力显微镜，该仪爲能同时测得表面形貌和摩擦力。扫描采用Si3N4探针，其针尖半径约为30nm。Si3N4探针的自由谎与试样表面接触。在AFM/FEM测量过程中，平行于探针运动方向的扫描速率为200nm/s,垂直于探针运动方向的扫描速率为5“护5“％纳米摩擦测量时的扫描范围为（85（8。测量时扫描范围的选择是随机的。通过观察碳化硼表面形貌来判断材料材质是否均匀

4、致密,样品表面是否平整等要求，总体是否满足喷头的要求。2•在材料研究中可以采用的分析测试方法是多种多样的。自己拟定一个材料测试冋题，设计—个多途径（不少于两种手段）的测试方案，分析各测试方法的优缺点，并指出自己的优选方案，并给出理由。对一种材料的组织和结构进行分析，可以选择用SEM与TEM两种分析方法来逬行分析。下面就针对这两种方案来进行分析，优缺点以及最终选择的方案。SEM是扫描电镜，所加电压比较低，只是扫描用的,相当于高倍的显微镜TEM是透射电镜，所加电压高，町以打透样品。TEM是做材料微观纽织分析，比如

5、说挛晶啊、马氏体啊、位错啊等等，材料微观组织、晶体结构分析。SEM—般是做面扫描，也门J以配能谱仪进行能谱分析，比如说断面形貌，组织观察，元素百分比等等，主要川于表面形貌观察，亦町通过能谱检测局部元素组成与含量。TEM的放人倍数要比SEM的高，当然两者的成像原理也是不同的，如果需要观察纳米颗粒在聚合物屮的分散情况，就必须选择TEM來观察啦，SEM通常看材料的缺口断面，当然还有许多其他的应用；SEM是电子书激发出來表面次级电子，而TEM是穿透试样，而电子束穿透能力很弱，所以TEM样品要求很薄，只有儿十纳米，TE

6、M—般放大能力儿百力倍，而SEM只有几万倍；SEM通常用在一些端口观察分析，外加一个能谱仪，可以进行能谱扫描。其放大倍数相对较低，操作方便，样品制作简单，对于高聚物，必须进行喷金处理。TEM则可以观看样品的内部结构，粒子的分散等，其放大倍数高于SEM,但也不是绝对，现在SEM的放人倍数也可以很高，其操作复杂，样品制作也较为繁琐。扌「I描电子显微镜(SEM)制样方便，制样周期短，有时可以作非破坏性的分析，而且它的观察范围大，倍率变化人，立体感强，景深人，观察效果很好。但是SEM的局限也相当明显，比如SEM仅仅是

7、在样品表面扔描，信号來白样品表面，不能获得样品内比较深的部位的情况，因而没有体内信号；其显微像一般也不包含结构信号，即不能区分单晶、多晶、非晶,不能区分位错、层错、晶界等；其附属的X射线能量散布分析仪(EDS)的分辨率为微米量级，也不适合厚度在微米以下薄膜的分析需求。透射电子显微镜(TEM)则不同，它的分辨率高，对于场发射透射电子显微镜，最高放人倍率可至100万倍以上；制样过程対芯片内部结构影响很小；透射电子穿过样品内部，同样品内部的所冇东西发生相互作川，从而直接获得内部结构信息，因此得到综合的高分辨率结果。

8、但是TEM也有自身的缺点：一是制样的问题，其技术难度很大，观察点的定位很难，从手工磨制，到机械控制切割、磨削，现在有时必须要借用聚焦离了束刻蚀才能完成；二是分析周期长，一般商业分析服务周期为一星期左右；三是TEM的成本大大高于SEM的成本。从以上的分析来看不同的分析方法针对丁不同的分析材料,所以当选择一种材料进行分析的时候，结构分析方法的优缺点，选择最优的分析方法。1.结合自己的课题工作，设计一个如