《材料研究方法》课程教学大纲

 

 

一、《材料研究方法》课程说明

（一）课程代码：

（二）课程英文名称：Research Methods of Materials

（三）开课对象：材料化学专业，应用化学专业，化学工程与工艺专业

（四）课程性质：

本课程是材料化学专业的一门专业必修课。

（五）教学目的

全面理解材料的结构与性能之间的关系，掌握材料结构表征的基本方法，从材料的成分分析、结构测定和形貌观察等方面出发探寻结构与性能之间的内在关系，从而实现材料设计的功能。

（六）教学内容：

介绍一些目前比较流行的基本的材料研究方法，从材料的成分分析、结构测定和形貌观察等方面出发探寻结构与性能之间的内在关系。

（七）学时数、学分数及学时数具体分配

学时数：51

学分数：3

学时数具体分配：

教学内容	讲授	合计
第一章 绪论	3	3
第二章 光学显微分析	12	12
第三章 X射线衍射分析	15	15
第四章 电子显微技术	12	12
第五章 热分析	9	9
合 计	51	51

 

（八）教学方式：

课堂教学

（九）考核方式和成绩记载说明：

考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占10％，平时成绩占20％，期末成绩占70％。

二、讲授大纲与各章的基本要求

第一章 绪论（3学时）

教学要点：

通过本章的教学使学生初步了解表征材料结构的几种方法及其基本特点，概略的介绍本书将要介绍的内容。

1．了解材料的内在结构决定了材料的外在性能；

2．了解材料表征的基本方法；

3. 了解材料分析的三个基本方面：成分分析、结构测定和形貌观察。

教学时数：3学时

教学内容：

第一节 材料研究的意义和内容

第二节 材料结构和研究方法的分类

一、材料结构及其层次

二、研究方法的种类

考核要求：

1．材料的结构决定材料的性能（领会）

2．材料结构表征的基本方法（识记）

第二章 光学显微分析（12学时）

教学要点：

1. 了解光学显微镜的成像原理；

2. 掌握金相试样的制备；

3. 理解偏光显微镜的原理，结构及应用。

重点：金相试样的制备。

教学时数：12学时

教学内容：

第一节：概述

第二节：晶体光学基础

一、光的物理性质

二、光与固体物质的相互作用

三、光在晶体中的传播

四、光率体

五、光率体在晶体中的位置¾光性方位

第三节：光学显微镜分析方法

 一、偏光显微镜

二、反光显微镜

第四节：特殊光学显微分析法

一、特殊照明术

二、相衬显微术和干涉显微术

三、高温显微分析术

第五节：光学显微镜分析样品的制备

一、取样

二、镶嵌

三、磨光

四、抛光

五、浸蚀

第六节：光学显微分析技术的进展

一、光学显微镜的分辨率极限

二、近场光学与非辐射场

三、近场探测原理

四、近场光学显微镜

第七节：光学显微分析在材料科学中的应用

一、透射光显微镜在材料科学中的应用

二、反光显微镜在材料科学中的应用

三、相衬显微镜和干涉显微镜在材料科学中的应用

四、高温金相显微镜在材料科学中的应用

五、近场光学显微镜的应用

考核要求：

1．光学显微镜成象原理（领会）

2．偏光显微镜的原理、结构及应用及相关概念（识记）

第三章 X射线衍射分析

教学要点：

一、X射线衍射原理

二、X射线衍射分析方法

三、粉晶X射线衍射物相分析

四、X射线衍射的应用

教学时数：15

教学内容：

第一节：X射线的物理基础

一、X射线的性质

二、X射线的产生

三、X射线谱

四、特征X射线

五、X射线与物质的相互作用

第二节：X射线衍射原理

一、晶体学基础

二、X射线的衍射

二、劳厄方程和布拉格方程

三、厄瓦尔德图解

第三节：X射线衍射线束的强度

一、晶体衍射强度

二、X射线粉末衍射累计强度

第四节：实验方法及样品制备

一、粉末照相法

二、粉末衍射仪法

第五节：X射线粉末衍射物相定性分析

一、物相的定性分析国际标准

二、PDF卡片

三、粉末衍射卡片索引及检索方法

四、物相定性分析过程

五、物相定性分析应注意的问题

第六节、X射线物相定量分析

一、外标法

二、内标法

三、基体冲洗法（K值法）

四、X射线物相定量分析过程

五、粉末X射线物相定量分析过程应注意的问题

第七节：晶体结构分析

一、X射线结构分析方法

二、X射线晶体衍射花样的指数标底及晶胞参数计算

三、立方晶系

四、四方晶系和六方晶系

五、晶体晶胞中原子数及原子坐标的测定

六、晶体取向度的测定

七、X射线衍射结构分析的应用

第八节：X射线衍射技术在其他方面的应用

一、X射线小角度散射

二、微晶粒尺寸的测定

三、X射线微观应力测定

考核要求：

1．X射线衍射原理（领会）

2．X射线衍射分析方法（领会）

3．粉晶X射线物相分析（应用）

4．X射线衍射分析方法的应用（识记）

第四章 电子显微技术

教学要点：

一、透射电子显微镜

二、试样制备方法

三、扫描电子显微镜

四、X射线显微分析

教学时数：12

教学内容：

第一节：透射电子显微镜

一、电子与物质的相互作用

二、透射电镜的成像原理

三、透射电镜的构造

四、电子衍射

五、电子衍射谱举例

六、试样的制备方法

七、透射电镜在材料科学研究中的应用

第二节：扫描电子显微镜

一、工作原理

二、性能和特点

三、扫描电镜的结构

四、村度和分辨率

五、扫描电镜在材料科学研究中的应用

第三节：电子探针仪

一、X射线能谱仪

二、X射线波谱仪

三、波谱仪与能谱仪的比较

四、X射线显微分析在材料科学研究中的应用

考核要求：

1．几种电子显微技术的原理（领会）

2．试样的制备方法（识记）

3．几种电子显微技术的应用（识记）

第五章 材料热分析

教学要点：

一、几种热分析法的基本原理和应用范围

二、热分析法的发展趋势

三、一些先进的热分析技术

教学时数：9

教学内容：

第一节：热分析技术的概述

第二节：热分析技术的分类

第三节：差热分析法

一、差热分析基本原理

二、影响差热分析的因素

三、差热分析的应用

四、其他类型的差热分析

第四节：示差扫描量热分析法

一、示差扫描量热分析基本原理

二、影响示差扫描量热分析的因素

三、示差扫描量热分析的应用

第五节：热重分析法

一、热重分析基本原理

二、影响热重分析的因素

三、热重分析的应用

第六节：热膨胀和热机械分析

一、粘弹仪和动态热机械分析仪基本原理

二、粘弹仪和动态热机械分析仪的应用

第七节：热分析技术的应用

一、差热分析及示差扫描量热分析的应用

二、热重分析的应用

三、热膨胀分析的应用

四、热机械分析的应用

第八节：热分析技术的发展趋势及一些先进技术介绍

一、热分析仪器的发展趋势

二、一些先进的热分析技术介绍

考核要求：

1．几种热分析技术的基本原理（领会）

2．几种热分析技术的应用（识记）

3．热分析技术的发展趋势及一些先进技术介绍（识记）

三、教材与参考书目

1. 材料研究方法，王培铭等，科学出版社。

2. Encyclopedia of Materials Characterization. C.R Brundle, et al. Butterworth-Heinemann.

3.Introduction to X-ray Diffractometry. R. Jenkins, et al. Wiley Interscience.

4.Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. J. Goldstein, et al. Springer.

5. Introduction to Thermal Analysis. M.E. Brown.Kluwer Academic Public.

6.无机非金属材料测试方法，杨南如，武汉工业大学出版社。

7.材料近代分析测试方法，常铁军等，哈尔滨工业大学出版社。

8.材料结构表征及应用，吴刚等，化学工业出版社。