材料微观分析总复习李炎老师

《材料微观分析总复习李炎老师》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、材料微观分析总复习李炎老师1912年劳埃发现X—射线在晶体中的衍射现象，X—射线衍射仪的出现使微观测试技术从口m->nm淬火工艺，是为了得到强度好，硬度高的马氏体组织。若口然冷却得到铁素体或珠光体。？为什么马氏体比铁素体或珠光体坚硬？珠光体是铁素体和渗碳体的两相混合物马氏体是碳元素在铁素体中的过饱和固溶体显微分析是利用现代微观测试仪器揭示材料内部结构的方法。显微分析技术是联系和沟通材料性能和内在结构的桥梁。显微分析技术的产牛与发展有赖于微观测试仪器的诞牛和进步%1透射电子显微镜(TEM)?检测透射电子。

2、高分辨率：点分辨率0.12nm,晶格分辨率约O.lnmo?高放大倍数：直接放大150万倍，能看到原子或原子团。?主要用于HREM分析，显微组织观察(各组成相的形态•大小•分布，晶体缺陷一位错•层错•李晶•界面等)确定相结构及取向关系等。?样品：薄片(①3mm,厚度<500nm),粉末。%1扫描电子显微镜(SEM)?检测二次电子或者背散射电子。分辨率：较高分辨率1〜5nmo?放大倍数：20〜20万倍，连续可调。景深大：能清晰显示粗糙表面。？主要用于观察断口，进行失效分析，显微组织分析。?样品：断口，块状试

3、样，粉末样品。%1电子探针X射线显微分析仪(EPMA)?检测特征X射线的能量或者波长。定性，定量地分析样品微区的化学组成，元素布?分析精度高：万分〜万分Z5。分析区域小：微米数量级。?主要用于成分分析。EPMA通常配有2次电子探头和背散射电子探头，可以同时给出微区显微组织和微区成分。%1俄歇电子能谱仪?检测俄歇电子。表面化学成分分析。分析精度与EPMA相当。?分析区域小：纳米数量级。主要用于样品表层成分分析。%1•扫描隧道显微镜(STM)?1•分辨率极高。水平分辨率小于0.1纳米，垂直分辨率小于0.00

4、1纳米。?2•能真正看到原子。不用通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构。？3.使用环境宽松。真空中，大气中、低温、常温、高温，甚至在溶液中使用。？样品必须是导体或半导体。对非导电材料无能为力.%1原子力显微镜(AFM)1.具有极高的分辨率。水平分辨率小于0.1纳米，垂直分辨率小于0.01纳米。2.可以在大气，高真空，液体等环境中检测导体，半导体，绝缘体以及生物样品的三维形貌，尺寸等。3.可以在纳米尺度测量材料的机械性能，例如粗糙度，粘滞，摩擦,润滑等。样品：洁净的平整表面。%1.X射线衍射仪X射线

5、衍射能解决的问题物相分析（物相鉴定与定量相分析）晶体学分析（晶粒大小、指标化、点阵参数测定、解析结构等）薄膜分析（薄膜的厚度、密度、表面与界面粗糙度以及测定单品外延膜结构特征）织构分析、残余应力分析不同温度下结构变化的原位动态分析Y射线一X射线一紫外光一可见光一红外光」微波」无线电波（波长）咼能辐射区Y射线能量最高，来自于核能级跃迁X射线来自内层电子能级的跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原

6、子核自旋能级的跃迁?X射线的波长很短，与晶体的晶格常数同一数量级，称为纳米级。通常用nm,或者A0表不。?一般波长短的X射线穿透能力强，称为硬X射线，反之则称为软X射线。？硬X射线：波长在0.25~0.05nm,用于晶体结构分析。?短X射线：波长在0.1~0.005nm?用于金属部件无损探伤。?软X射线：波长较长，用于医学透视分析X射线的波动性：在晶体中的散射，衍射现象。以一定的频率V和波长入在空间传播・X射线的粒子性：与离子碰撞时有能量交换。由大量不连续的离子流(光子)构成的，光子具有一定的质量m,能

7、量£和动量PoX射线管的组成(三部分)(1)阴极(灯丝)发射电子。它由W丝制成，通电加热后放出自由电子。(2)阳极(靶)使电子突然停止，部分动能转变为X光能，以光量子的形式表现出来一—发射X射线。靶材常用W,Ag,Mo,Cu,Ni,Co,Fe和Cr等。(3)窗口是X射线射出的通道。通常有2个或4个。窗口材料要求有足够的强度以维持管内真空，且吸收X射线最少。常用金属镀(Pi)产生X射线具备的三个基本条件：(I)产生自由电子(II)使电子作定向高速运动(III)有障碍物使其突然减速可见光的干涉条件：一个点光

8、源发出的光波，振动方向相同，频率相同，位向一定时能产生干涉现象。X射线的衍射条件：基于光的干涉条件，还要做一些假设。1•平行光；2•电子集屮在原子屮心；3•原子不作热振动。产生衍射束的充分条件?若F(hkl)=0,即使满足布拉格方程也不可能在衍射方向上得到衍射束的强度。？只有当F(hkl)工0时，才能保证得到衍射束。?所以F(hkl)H0是产生衍射束的充分条件。连续X射线谱：对X射线管施加不同的电压，测管发出的X射线的波长和强度，可得到它们