材料分析原理与应用

    

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普通高等教育“十四五”规划教材

 

本书在编写过程中对理论的讲述尽量简明扼要，从分析仪器的结构和工作原理出发，介绍分析方法的原理和适用范围，针对具体分析实例并与实践教学相结合，来强调理论的实际应用，以方便学生在学习过程中对方法的掌握，使学生能学会从晶体学原理将所介绍的材料微观分析方法应用到材料的实际分析中。

 

内容简介 

本书介绍了用X射线衍射、电子显微技术、光学显微镜及光谱分析材料微观组织结构的原理、设备及试验方法，主要内容分为三篇共十八章分别为：X射线的物理基础、X射线衍射的晶体学基础、X射线的衍射强度、电子的衍射、X射线衍射的分析方法、X射线的物相分析、内应力的分析、点阵常数的精确测定、能谱分析技术、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、光谱分析技术、电子探针显微分析、探针电子显微镜分析技术、传统光学显微镜、先进光学显微镜技术、金相的定量分析及其他显微分析技术及附录。书中的实例分析注重引入材料微观组织结构分析方面的新成果。

 

目录

第一篇 X射线分析

0 绪论

0.1 材料分析的主要内容

0.2 材料分析的主要原理

0.3 本书的结构和特点

 

1 X射线的物理基础

1.1 X射线的性质

1.2 X射线的产生

1.3 X射线谱

1.4 X射线与物质的相互作用

 

2 X射线衍射的晶体学基础

2.1 晶体的结构

2.2 晶体点阵的描述

2.3 晶体的各向异性

2.4 倒易点阵

2.5 衍射的几何条件

 

3 X射线的衍射强度

3.1 单个电子对X射线的散射

3.2 单个原子对X射线的散射

3.3 单个晶胞对X射线的散射

3.4 理想小晶体的衍射强度

3.5 实际小晶粒的衍射强度

3.6 粉末多晶衍射的积分强度

3.7 多晶体衍射的积分强度公式

 

4 电子的衍射

4.1 电子衍射的特点

4.2 电子衍射的原理

4.3 电子衍射花样的标定

4.4 钢中典型组成相的电子衍射花样标定

4.5 复杂电子衍射花样的标定

4.6 电子衍射的计算机分析

 

5 X射线衍射的分析方法

5.1 照相法

5.2 衍射仪法

5.3 劳厄法

5.4 周转晶体法

5.5 粉末法

 

6 X射线的物相分析

6.1 物相分析

6.2 定性分析的理论基础

6.3 定性分析的发展

6.4 粉末衍射文件卡片

6.5 粉末衍射文件索引

6.6 定性分析的过程及举例

6.7 定性分析的难点

6.8 定量分析

6.9 常用X射线物相分析软件

 

7 应力的测定

7.1 宏观残余应力

7.2 宏观应力测量的基本原理

7.3 宏观应力测试方法

7.4 宏观应力测定的影响因素

7.5 宏观应力测定的其他方法

7.6 微观应力及晶粒大小的测定

 

8 点阵常数的精确测定

8.1 测量原理及方法

8.2 非晶态物质

8.3 膜厚的测量

8.4 织构及其表征

 

9 能谱分析技术

9.1 俄歇电子能谱（AES）

9.2 X射线光电子能谱（XPS）

9.3 X射线荧光光谱(XFS)

 

10 电子探针显微分析

10.1 电子探针显微分析（EPMA）

10.2 能谱仪分析（EDS）

10.3 波谱仪分析（WDS）

10.4 电子探针显微分析（EPMA）技术的应用

 

第二篇 电子显微分析

11 扫描电子显微镜

11.1 SEM的原理

11.2 SEM的结构

11.3 SEM的分类

11.4 SEM的性能

11.5 SEM的应用

11.6 SEM的形貌观察

11.7 样品制备

11.8 扫描透射电子显微镜（STEM）

 

12 透射电子显微镜

12.1 透射电子显微镜系统结构与原理

12.2 电磁透镜

12.3 透射电镜的分辨率

12.4 电子光学系统

12.5 主要附件

12.6 透射电镜的电子衍射

12.7 透射电镜的图像衬度

12.8 透射电镜样品的制备

12.9 纳米孪晶铜的TEM表征

 

13 探针电子显微镜分析技术

13.1 原子力显微镜

13.2 扫描隧道显微镜(STM)

13.3 场离子显微镜（FIM）

 

14 其他显微分析技术

14.1 电子背散射衍射系统（EBSD）

14.2 离子探针（SIMS)

14.3 低能电子衍射（LEED）

 

15 光谱分析技术

15.1 光谱的形成

15.2 光谱的分类

15.3 原子吸收光谱

15.4 原子吸收分光光度计

15.5 紫外可见吸收光谱

15.6 红外光谱

15.7 拉曼光谱

15.8 分子发光光谱

15.9 核磁共振光谱

 

第三篇 光学金相显微分析

16 传统光学显微镜

16.1 透镜的成像原理

16.2 光学透镜的像差和分辨率

16.3 金相显微镜

16.4 金相分析方法

 

17 先进光学显微镜技术

17.1 金相的偏振光分析

17.2 金相的干涉光分析

17.3 相衬金相分析

 

18 金相的定量分析

18.1 定量金相的基本符号

18.2 分析原理

18.3 定量金相的测量

18.4 定量金相应用举例

18.5 定量金相测试时的误差

18.6 图像分析仪定量金相分析

 

附录

附录1 物理常数

附录2 特征X射线的波长和能量表

附录3 原子散射因数f

附录4 质量吸收系数μ1/ρ

附录5 立方系晶面间夹角

附录6 立方与六方晶体可能出现的反射

附录7 各种点阵的结构因数F2HKL

附录8 粉末法的多重性因数Phkl

附录9 角因数1+cos22θ/sin2θcosθ

附录10 某些物质的特征温度e

附录11 德拜函数 (x)x+14

附录12 应力测定常数

附录13 12cos2θsinθ+cos2θθ的数值