材料研究分析方法1-研究生优质PPT.ppt

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举例：

金属：

浇铸、轧制金属：

浇铸、轧制无机材料：

水泥浆体的养护。

无机材料：

聚合物：

PU橡胶、纤维、塑料、涂料等橡胶、纤维、塑料、涂料等性能Property结构Structure工艺Technology原材料RowMaterials重要性:

材料性能与其结构及其随时间的变化有关复合材料复合材料重要性:

材料性能与其结构及其随时间的变化有关宏观性能宏观性能微观结构微观结构材料科学二要素关系示意图材料科学二要素关系示意图抗压强度抗压强度重要性:

材料性能与其结构及其随时间的变化有关组成与结构组成与结构性能性能合成与工艺制备合成与工艺制备材料科学三要素关系示意图材料科学三要素关系示意图韧性韧性PVC/EVAc接枝共聚物滚压7.5min滚压15min滚压20min性能性能合成与工艺制备合成与工艺制备n使用效能使用效能组成与结构组成与结构材料科学四要素关系示意图材料科学四要素关系示意图重要性:

材料性能与其结构及其随时间的变化有关n使用效能使用效能环境协调性环境协调性组成与结构组成与结构性能性能合成与工艺制备合成与工艺制备材料科学五要素关系示意图材料科学五要素关系示意图探明关系探明关系指导工艺指导工艺（制备或生产）（制备或生产）开发材料开发材料优化材料优化材料重要性:

材料性能与其结构及其随时间的变化有关材料研究方法定义材料研究方法定义广义：

包括广义：

包括技术路线技术路线实验技术实验技术数据分析数据分析狭义：

某一种测试方法，如：

狭义：

X射线衍射方法射线衍射方法电子显微术电子显微术红外光谱分析红外光谱分析核磁共振分析等核磁共振分析等实验数据获取和实验数据获取和分析分析二、材料结构和研究方法的分类二、材料结构和研究方法的分类l材料的组成和结构的测试方法有多种，应根据不同材料的组成和结构的测试方法有多种，应根据不同的应用场合选择。

其中显微术的选择又与材料的结构及的应用场合选择。

其中显微术的选择又与材料的结构及层次有关。

层次有关。

l11、材料结构及其层次、材料结构及其层次l所谓结构，是指材料系统内各组成单元之间的相互联所谓结构，是指材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。

系和相互作用方式。

l材料的结构从存在形式来讲，无非是晶体结构、非晶材料的结构从存在形式来讲，无非是晶体结构、非晶体结构、孔结构及它们不同形式且错综复杂的组合或复体结构、孔结构及它们不同形式且错综复杂的组合或复合。

合。

材料结构的层次材料结构的层次（按照观察用具或设备的分辨能力来划分）（按照观察用具或设备的分辨能力来划分）（按照观察用具或设备的分辨能力来划分）（按照观察用具或设备的分辨能力来划分）宏观结构宏观结构显微结构显微结构亚微观结构亚微观结构微观结构微观结构肉眼的分辨率肉眼的分辨率光学显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率普通扫描电子显微镜的普通扫描电子显微镜的分辨率分辨率从尺度上讲，又分为微观结构、亚微观结构、显从尺度上讲，又分为微观结构、亚微观结构、显微结构和宏观结构等四个不同的层次。

微结构和宏观结构等四个不同的层次。

结构结构层次层次物体尺物体尺寸寸研究对象研究对象研究方法研究方法宏观宏观结构结构100100mm大晶粒、大晶粒、颗粒集团颗粒集团肉眼、放大肉眼、放大镜、实体显镜、实体显微镜微镜显微显微结构结构0.2-0.2-100100mm晶粒晶粒多相集团多相集团偏光显微镜偏光显微镜反光显微镜反光显微镜干涉显微镜干涉显微镜亚显亚显微结微结构构10-20010-200nmnm微晶集团微晶集团扫描电镜扫描电镜电子显微镜电子显微镜微观微观结构结构10100100mm大晶粒、大晶粒、颗粒集团颗粒集团断面结构、外观缺陷、断面结构、外观缺陷、裂纹、空洞裂纹、空洞肉眼、放大镜、肉眼、放大镜、实体显微镜实体显微镜显微显微结构结构0.2-0.2-100100mm晶粒晶粒多相集团多相集团物相的形状、光学性质物相的形状、光学性质大小、取向分布和结构大小、取向分布和结构物相的光学性质物相的光学性质偏光显微镜偏光显微镜反光显微镜反光显微镜干涉显微镜干涉显微镜亚显亚显微结微结构构10-10-200nm200nm微晶集团微晶集团界面形貌界面形貌晶体构造的位错缺陷晶体构造的位错缺陷扫描电镜扫描电镜电子显微镜电子显微镜微观微观结构结构10nm10nm晶格点阵晶格点阵晶格点阵晶格点阵扫描隧道电镜扫描隧道电镜场离子显微镜场离子显微镜高分辨电镜高分辨电镜材料结构的层次材料结构的层次材料结构的类型：

材料结构的类型：

聚集态结构聚集态结构气、液、固。

固态中有晶态和非晶态。

气、液、固。

物相结构：

混合物、晶态、非晶态物相结构：

混合物、晶态、非晶态显微结构：

取向显微结构：

取向空间位置分布：

多组分、多相材料的均匀性空间位置分布：

多组分、多相材料的均匀性分子与晶体结构分子与晶体结构基团结构基团结构分子结构：

相对分子量、相对分子质量分布、分子结构：

相对分子量、相对分子质量分布、支化度、交联度支化度、交联度晶体结构晶体结构构型与构象构型与构象电子结构电子结构结构测定结构测定n“构造构造”是用来描述构成材料的组成矿物在空间分是用来描述构成材料的组成矿物在空间分布排列关系；

布排列关系；

n“织构织构”则是指组成矿物在空间做定向排列，使物则是指组成矿物在空间做定向排列，使物质具有特种性能的一类特殊的显微结构；

质具有特种性能的一类特殊的显微结构；

n“细微结构细微结构”是矿物晶体颗粒自身的各项结构特征；

是矿物晶体颗粒自身的各项结构特征；

n“形貌形貌”是指组成相的形状、大小和分布。

是指组成相的形状、大小和分布。

2、研究方法的种类

（1）非图像分析法）非图像分析法衍射法：

衍射法：

中子衍射法中子衍射法电子衍射法电子衍射法X射线衍射法射线衍射法

（2）图像分析法：

）图像分析法：

显微术：

原子力显微术原子力显微术扫描隧道显微术扫描隧道显微术场离子显微术等。

场离子显微术等。

ll光学显微分析光学显微分析光学显微分析光学显微分析偏光显微镜偏光显微镜热分析热分析差热分析差热分析差示扫描量热分析差示扫描量热分析热机械分析热机械分析热重分析热重分析FTIRUVRamanNMR扫描电镜扫描电镜电子探针电子探针透射电镜透射电镜X射线衍射分析射线衍射分析结构形貌热效应成分宏观红外红外/紫外光谱紫外光谱凝胶渗透色谱仪凝胶渗透色谱仪XX射线衍射仪射线衍射仪激光粒度分析仪激光粒度分析仪压汞仪压汞仪比表面分析仪比表面分析仪综合热分析综合热分析多通道量热计多通道量热计原子力显微镜原子力显微镜数字图像分析仪数字图像分析仪低真空扫描电镜低真空扫描电镜环境扫描电镜环境扫描电镜透射电镜透射电镜流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机X射线荧光光谱仪宏观流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机结构形貌热效应成分综合热分析综合热分析多通道量热计多通道量热计原子力显微镜原子力显微镜数字图像分析仪数字图像分析仪低真空扫描电镜低真空扫描电镜环境扫描电镜环境扫描电镜透射电镜透射电镜XX射线荧光光谱仪射线荧光光谱仪XX射线光电子能谱仪射线光电子能谱仪等离子体发射光谱等离子体发射光谱结构形貌热效应成分宏观红外红外/紫外光谱紫外光谱凝胶渗透色谱仪凝胶渗透色谱仪XX射线衍射仪射线衍射仪激光粒度分析仪激光粒度分析仪压汞仪压汞仪比表面分析仪比表面分析仪核磁共振核磁共振激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪综合热分析综合热分析多通道量热计多通道量热计原子力显微镜原子力显微镜数字图像分析仪数字图像分析仪低真空扫描电镜低真空扫描电镜环境扫描电镜环境扫描电镜透射电镜透射电镜流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机结构形貌热效应成分宏观红外红外/紫外光谱紫外光谱凝胶渗透色谱仪凝胶渗透色谱仪XX射线衍射仪射线衍射仪激光粒度分析仪激光粒度分析仪压汞仪压汞仪比表面分析仪比表面分析仪核磁共振核磁共振激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪综合热分析综合热分析多通道量热计多通道量热计原子力显微镜原子力显微镜数字图像分析仪数字图像分析仪低真空扫描电镜低真空扫描电镜环境扫描电镜环境扫描电镜透射电镜透射电镜流变仪冻融循环仪人工气候箱声发射测定仪红外热像仪万能实验机X射线荧光光谱仪X射线光电子能谱仪等离子体发射光谱聚氯乙烯分子结构聚氯乙烯分子结构建筑结构建筑结构水泥浆体显微结构水泥浆体显微结构内容:

内容:

研究材料的（亚）显微结构:

物相的种类、大小、形状和分布聚氯乙烯分子结构聚氯乙烯分子结构水泥浆体显微结构水泥浆体显微结构化学组成化学组成晶体结构晶体结构形状形状内容:

物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构显微结构水泥混凝土化学组成化学组成晶体结构晶体结构形状形状内容:

物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构水泥混凝土化学组成化学组成晶体结构晶体结构形状形状内容:

物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构水泥混凝土化学组成化学组成晶体结构晶体结构形状形状40003600320028002400200016001200800400Wavenumber（cm-1）45403530252015Transmittance（%）内容:

物相的种类、大小、形状和分布骨料水泥浆体宏观结构水泥混凝土化学组成化学组成晶体结构晶体结构形状形状物相定性分析:

骨料水泥浆体:

未水化水泥熟料残核（晶相,有缺陷）水化产物:

氢氧钙石（晶体）水化铝酸钙（晶体）钙矾石（晶体）低硫型水化硫铝酸钙（晶体）水化硅酸钙（非晶体）气孔（气相）孔液（液相）内容:

物相