材料现代分析测试方法/国防科工委“十五”规划教材·材料科学与工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王富耻 编

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• 材料科学
• 材料分析
• 测试方法
• 现代分析
• 国防科技
• 材料工程
• 无损检测
• 分析测试
• 仪器仪表
• 教材

出版社： 北京理工大学出版社 ， 北京航空航天大学出版社 ，

ISBN：9787564004842

版次：1

商品编码：12289179

包装：平装

丛书名： 国防科工委“十五”规划教材

开本：16开

出版时间：2006-01-01

用纸：胶版纸

页数：356

字数：467000

正文语种：中文

内容简介

　　《材料现代分析测试方法/国防科工委“十五”规划教材·材料科学与工程》着重介绍了材料现代分析测试方法的基本原理、试验方法、仪器设备及其应用。内容包括：X射线衍射分析原理、X射线多晶衍射方法及应用、透射电子显微分析、扫描电子显微分析与电子探针、光电子能谱与俄歇电子能谱、光谱分析技术、热分析技术、动态力学实验技术。此外，还对一些较新的其他显微分析方法的原理和应用进行了简要介绍。各章附有相应的习题与思考题。
　　《材料现代分析测试方法/国防科工委“十五”规划教材·材料科学与工程》可作为材料科学与工程学科的本科生教材或教学参考书，也可供相关学科与专业的教师、研究生和科技人员使用。

内页插图

目录

绪论
第一章 X射线衍射分析原理
1．1 概述
1．2 X射线物理学基础
1．3 X射线衍晶体学基础
1．4 X射线衍射方向
1．5 X射线衍射强度
习题与思考题

第二章 X射线多晶衍射方法及应用
2．1 多晶衍射方法
2．2 X射线物相分析
2．3 点阵常数的精确测定
2．4 宏观应力测定
2．5 晶粒尺寸和微观应力的测定
2．6 非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析
习题与思考题

第三章 透射电子显微分析
3．1 概述
3．2 电子与固体的相互作用
3．3 透射电镜的构造与工作原理
3．4 电子衍射谱的特征与分析
3．5 TEM显微图像衬度分析
3．6 试样制备
习题与思考题

第四章 扫描电子显微镜与电子探针
4．1 扫描电子显微镜
4．2 电子图像分析
4．3 电子探针的工作原理与结构
4．4 电子探针仪的分析方法及应用
习题与思考题

第五章 光电子能谱与俄歇电子能谱
5．1 光电子能谱的基本原理
5．2 光电子能谱实验技术
5．3 光电子能谱的应用
5．4 俄歇电子能谱分析
习题与思考题

第六章 光谱分析
6．1 光谱分析法及其分类
6．2 原子、分子结构与光谱
6．3 原子发射光谱法
6．4 原子吸收光谱法
6．5 分子振动光谱法
习题与思考题

第七章 热分析技术
7．1 概述
7．2 差热分析
7．3 差示扫描量热法
7．4 热重分析
7．5 热分析仪器的发展趋势
习题与思考题

第八章 材料动态力学实验技术
8．1 概述
8．2 惯性效应与应力波的概念
8．3 中低速冲击载荷实验装置
8．4 高速和超高速冲击载荷实验装置
8．5 动态参量测量技术
习题与思考题

第九章 其他分析方法简介
9．1 扫描隧道显微镜（STM）
9．2 原子力显微镜（AFM）
9．3 离子探针（SIM）
9．4 原子探针一场离子显微分析
9．5 穆斯堡尔谱法
9．6 核磁共振（NMR）及其应用
习题与思考题
附录

前言/序言

　　本书是按照国防科工委重点教材建设计划编写的系列教材之一，供材料科学与工程一级学科或二级学科的本科专业基础课教学使用，也可供相关学科与专业的教师、研究生和科技人员参考。本书内容广泛，在编写过程中注意了各章内容的相对独立、完整和相互衔接。授课教师可自行取舍以满足不同学时数的教学需求，建议60学时。
　　根据材料科学与工程学科的发展趋势及其对人才培养需求的变化，本书内容界定在“材料科学与工程”一级学科范围，将原来分属于不同课程的有关材料结构与性能测试分析的各种方法（如X射线衍射分析、电子显微分析、仪器分析等）进行了整合和优化，吸收了近些年发展起来的部分新方法并结合了国防科技工业的特点，在将衍射分析、电子显微分析、电子能谱分析和光谱分析等方法有机融合的基础上，增加了热分析和材料动态力学实验技术等重要内容。在教材编写过程中，始终贯彻宽口径、重基础的指导思想，力求内容深度适中，知识结构合理，有利于学生的能力培养。.在内容的组织上尽可能达到少而精，繁简结合，基本理论与实际应用密切结合。在写作方面力求通俗易懂，深入浅出，便于读者阅读后有一个清晰的概念。
　　材料分析方法和测试技术繁多，作为材料专业的学生不可能在有限的学时内掌握所有的内容。因此，本教材以目前材料研究中最基本和最常用的几种材料分析测试方法为主要内容，对其基本原理、试验技术和分析方法、常用设备及应用情况进行了系统的介绍，让学生对材料科学研究中的现代测试技术与分析方法有一个初步的较全面的认识，使学生能够掌握材料现代测试分析中所必需的基本理论、基础知识与基本技能，具备一定的实验操作能力，为日后从事材料科学研究工作和解决材料应用中的工程实际问题奠定基础。
　　本书由北京理工大学教师合作编写，参加编写工作的有：朱时珍教授（绪论、第一章、第二章、第六章和第七章）、郑秀华教授（第三章）、王富耻教授（第四章、第九章）、李云凯教授（第五章）和李树奎教授（第八章）。全书由王富耻教授主编。
　　在本书的编写过程中参考和引用了一些单位和同志的研究成果、资料和图片，在此谨致谢意。
　　由于编者水平有限，恳请广大读者对本书疏漏及不当之处提出批评指正。

材料的现代分析测试方法：深入理解材料世界的基石 在蓬勃发展的材料科学与工程领域，精准而深入地理解材料的内在结构、成分、性能以及它们随环境变化的规律，是推动技术革新和产业升级的关键。材料的现代分析测试方法，正是揭示这些奥秘的利器。它不仅仅是一系列实验技术的集合，更是材料科学家和工程师们洞察材料世界、解决实际问题的科学语言。本教材聚焦于这一核心领域，旨在为读者构建一套全面、系统、前沿的分析测试理论与实践体系，使其能够熟练运用各类先进手段，精准评估和预测材料的行为，从而在科研、生产、质量控制等各个环节发挥至关重要的作用。 一、 基础理论的深度解析：理解分析测试的“为什么” 任何一门科学技术的掌握，都离不开对其基础理论的深刻理解。材料的现代分析测试方法同样如此。本教材将首先带领读者回顾并深化对物质结构与性能关系的认知。从原子、分子层面的微观结构，到晶体学、相图、缺陷理论等宏观表现，我们将逐一剖析它们如何共同决定了材料的宏观性能。在此基础上，教材将深入阐述各种分析测试技术背后蕴含的物理、化学原理。 例如，在光谱分析部分，我们将详细介绍原子光谱（如原子吸收光谱 AAS、原子发射光谱 AES）和分子光谱（如红外光谱 IR、紫外-可见光谱 UV-Vis）的基本原理，包括光的与物质的相互作用（吸收、发射、散射）、能级跃迁、分子振动和转动等，并阐明这些原理如何被转化为定量和定性分析的依据。对于衍射技术，如X射线衍射（XRD）和电子衍射，我们将深入讲解布拉格方程、衍射图谱的形成机制、晶体结构解析的理论基础，以及如何利用衍射信息识别晶相、测定晶格参数、分析织构和残余应力。 此外，显微分析的理论基础也将得到详尽的讲解。从光学显微镜的成像原理、分辨率极限，到扫描电子显微镜（SEM）的二次电子、背散射电子成像机制，再到透射电子显微镜（TEM）的成像原理、衍射衬度成像和相位衬度成像，我们将逐一揭示其成像的物理过程，以及如何通过这些过程来观察和分析材料的微观形貌、晶粒尺寸、晶界结构、位错和沉淀物等微观结构特征。 二、 关键技术的全面涵盖：掌握分析测试的“怎么做” 本教材最核心的内容，将是系统地介绍材料分析测试领域的关键技术。我们力求做到全面、实用，涵盖从宏观到微观，从表面到体相，从成分到结构，从静态到动态的各类重要测试手段。 1. 成分分析技术： 了解材料由什么构成，是分析测试的第一步。我们将介绍经典的化学分析方法，如滴定法、重量分析法，并在此基础上重点介绍现代的仪器分析技术。这包括： 光谱分析技术： 详细讲解原子吸收光谱（AAS）、原子发射光谱（AES/OES，包括ICP-OES）、X射线荧光光谱（XRF）等，阐述它们的原理、仪器构成、样品前处理要求、定量分析方法及应用领域。 质谱分析技术： 介绍电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等痕量和超痕量元素分析技术，重点讲解其高灵敏度和多同位素分析能力。 色谱分析技术： 涵盖气相色谱（GC）和液相色谱（LC），以及它们与质谱联用（GC-MS, LC-MS）的技术，在有机材料和高分子材料成分分析中的重要作用。 2. 结构分析技术： 理解材料的原子排列和微观组织，对于解释其性能至关重要。 衍射技术： 深入讲解X射线衍射（XRD）在晶体结构分析、相鉴定、晶粒尺寸和微观应力测定等方面的应用。介绍电子衍射在透射电子显微镜（TEM）中的应用，用于微区晶体结构分析。 光谱技术（结构相关）： 讲解红外光谱（IR）、拉曼光谱（Raman）等在识别分子结构、官能团、化学键性质等方面的应用。 核磁共振（NMR）： 介绍固体NMR在分析无定形材料、聚合物结构和动态过程中的独特优势。 3. 形貌与微观结构分析技术： 直观地观察材料的表面形貌、内部微观结构，是理解其性能的重要手段。 光学显微技术： 涵盖各种光学显微镜（明场、暗场、相衬、微分干涉等）的操作和样品制备，以及在材料表面形貌观察中的应用。 扫描电子显微镜（SEM）： 详细讲解SEM的成像原理、各种探测器（二次电子、背散射电子、X射线能谱仪EDS/WDS）的功能，及其在表面形貌观察、元素面分布分析、晶粒度测量等方面的应用。 透射电子显微镜（TEM）： 深入讲解TEM的成像原理、高分辨成像（HRTEM）、衍衬成像，以及在分析晶体缺陷（位错、层错、空位等）、晶界、纳米结构等方面的能力。 原子力显微镜（AFM）： 介绍AFM的扫描原理、不同成像模式（接触模式、非接触模式、轻敲模式），以及在纳米尺度表面形貌、表面粗糙度、表面力学性质等方面的表征。 4. 表面分析技术： 许多材料的性能，尤其是在接触、腐蚀、催化等过程中，很大程度上取决于其表面的性质。 X射线光电子能谱（XPS）： 详细讲解XPS的原理、谱图解析，以及在表面元素组成、化学态分析、污染层检测等方面的应用。 俄歇电子能谱（AES）： 介绍AES的原理和在表面元素和化学态分析中的应用，以及与SEM结合的扫描俄歇能谱（SAM）。 二次离子质谱（SIMS）： 讲解SIMS的原理，其在高空间分辨率和高灵敏度的元素和同位素深度分析能力。 5. 力学性能测试： 材料的承载能力和变形行为是其最重要的应用指标之一。 拉伸、压缩、弯曲试验： 讲解各种基本力学性能测试的标准、设备以及应力-应变曲线的解析。 硬度测试： 介绍维氏、洛氏、布氏等不同硬度测试方法及其应用。 疲劳、断裂韧性测试： 讲解这些重要的可靠性评估指标的测试原理和意义。 微纳米力学测试： 介绍纳米压痕、微拉伸等新兴技术，用于表征材料在微纳米尺度下的力学行为。 6. 热分析技术： 材料在温度变化过程中的行为，对理解其稳定性和应用范围至关重要。 差示扫描量热法（DSC）： 讲解DSC在测量相变、玻璃化转变、结晶、熔点、比热等方面的应用。 热重分析（TGA）： 介绍TGA在研究材料分解、氧化还原、吸附解附等过程中的应用。 热膨胀法（DTA/TMA）： 介绍热膨胀法在测量材料热膨胀系数、软化点等方面的应用。 7. 电学和磁学性能测试： 针对电子、信息、能源等领域材料的特殊需求。 电导率、电阻率测试： 介绍不同测量方法及其适用范围。 介电性能测试： 讲解介电常数、介电损耗等参数的测量。 磁性能测试： 介绍磁化曲线、矫顽力、剩磁等参数的测量。 8. 其他重要测试技术： 涵盖如缺陷检测（超声波、涡流）、腐蚀性能测试、失效分析等。 三、 应用导向的实践指导：理论与实践的融会贯通 本教材不仅关注理论知识的传授，更注重将这些知识转化为解决实际问题的能力。因此，每个章节在介绍完相关的分析测试方法后，都将结合具体的材料类型和应用场景，给出详实的实例分析。 金属材料： 如何利用XRD分析合金相组成和残余应力，通过SEM/EDS分析断口形貌和成分，通过力学测试评估材料的强度和韧性。 陶瓷与玻璃材料： 如何利用SEM观察微观结构，通过XPS分析表面成分和界面，通过热分析研究玻璃化转变和相分离。 高分子材料： 如何利用IR/Raman分析分子结构和官能团，通过DSC/TGA研究热性能和分解行为，通过SEM观察形貌和相结构。 复合材料： 如何通过SEM/TEM观察界面，利用力学测试评估增强体与基体间的协同效应。 纳米材料： 如何利用TEM/AFM表征纳米结构，利用XPS/SIMS分析表面性质。 此外，教材还将强调样品制备的重要性，因为正确的样品制备是获得可靠测试结果的前提。针对不同的测试技术和材料类型，将提供详细的样品制备指导，包括切割、抛光、腐蚀、沉积、干燥等关键步骤。 四、 前沿发展与未来趋势：站在时代的潮头 材料分析测试技术的发展日新月异，新方法、新仪器不断涌现。教材的最后部分将对材料分析测试领域的最新发展趋势进行展望，例如： 多尺度、多维度联用技术： 如原位测试技术（在SEM/TEM中进行加热、加应力、加电场等）、多谱联合分析、纳米尺度功能成像等。 高通量、自动化分析： 旨在提高分析效率，快速筛选材料。 数据科学与人工智能在材料分析中的应用： 如何利用大数据分析和机器学习来辅助谱图解析、预测材料性能。 先进表征技术在新能源、生物材料、环境材料等新兴领域的应用。 五、 培养解决问题的能力：从“知道”到“做到” 本教材的目标是培养学生不仅能够理解各种分析测试方法的原理，更重要的是能够根据实际需求，选择最合适的分析测试手段，设计合理的实验方案，正确地操作仪器，准确地解释数据，并最终解决材料相关的实际问题。通过系统的学习和大量的案例分析，读者将能够成为材料分析测试领域的专家，为推动材料科学与工程的进步贡献力量。 掌握材料的现代分析测试方法，就如同掌握了透视材料世界的“X光”，获得了理解材料、改造材料、创造新材料的强大能力。本教材将是您在这条探索之路上的重要向导。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在从事材料研发工作的工程师，在工作中，我经常需要接触到各种各样的分析测试数据，但有时会觉得对一些方法的理解不够深入，导致在解读数据和优化实验方案时遇到瓶颈。这本书的出现，就像是为我打开了一扇新的大门。它深入浅出地讲解了材料分析测试的各个方面，从基础原理到高级应用，都涵盖得非常全面。我尤其欣赏书中对不同测试方法的优缺点、适用范围以及相互补充性的详细分析，这对于我选择最合适的测试手段，以及合理组合多种测试方法来获得更全面的信息，提供了极大的帮助。书中的一些案例分析，也让我看到了这些理论知识在实际研发中的应用价值，激发了我更多的思考。例如，在处理某个疑难杂症时，我能够结合书中的相关章节，找到可能的原因，并提出更有针对性的测试方案。而且，这本书的语言风格非常严谨又不失生动，既有学术上的深度，又不乏工程实践的接地气。读完之后，我感觉自己的理论基础更加扎实了，解决实际问题的能力也有了明显的提升，这对于我的职业发展非常有益。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我近期最大的惊喜！作为一名对材料科学充满好奇心的普通读者，我一直想找一本既能系统介绍分析测试方法，又不至于过于枯燥深奥的书。这本书完美地满足了我的需求。它不像一些学院派的教材那样，上来就堆砌复杂的公式和晦涩的理论，而是用一种非常友好的方式，循序渐进地引导读者进入材料分析测试的世界。刚拿到书的时候，我有点担心会看不懂，但翻开第一页，就被它清晰的排版和精美的插图吸引了。书中对各种分析测试技术的介绍，比如光谱分析、显微分析、衍射分析等等，都配有大量的图示和案例，让我能够直观地理解原理和应用。更重要的是，它没有回避实际应用中的难点和细节，而是给出了很多实用的建议和注意事项，这对于我这种想要自己动手实践的人来说，简直是无价之宝。我尤其喜欢它关于样品制备的章节，这部分常常是初学者最容易忽略但又至关重要的一环，书中对此的讲解细致入微，让我避免了不少弯路。这本书让我觉得，原来复杂的材料分析测试，也可以变得如此触手可及，充满了探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学发展史和技术演进充满兴趣的业余爱好者，我一直对材料科学的发展轨迹和背后的分析测试技术感到好奇。这本书的内容，恰好满足了我对这一领域的探索欲望。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于材料分析测试技术演进的简史。书中对各种分析测试方法的起源、发展过程以及它们如何推动了材料科学的进步，都有着精彩的阐述。我从中了解到，许多看似寻常的材料特性，背后都凝聚了无数科学家和工程师的智慧和汗水，而分析测试技术正是揭示这些奥秘的关键。我尤其喜欢书中关于那些经典实验和著名发现的介绍，它们让我看到了理论与实践的完美结合，也让我对科学研究的严谨性和创造性有了更深刻的认识。这本书的叙述方式非常吸引人，它没有枯燥的罗列，而是通过生动的故事和具体的例子，将复杂的科学概念娓娓道来。读完这本书，我不仅对材料分析测试有了更深入的了解，更对科学探索本身产生了由衷的敬意。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚步入材料科学研究领域的学生，对于如何开展有效的材料分析测试感到有些迷茫。这本书真的就像一位循循善诱的良师益友，为我指明了方向。它系统地介绍了材料分析测试的各种常用方法，让我对整个领域有了宏观的认识。书中对每种方法的原理、仪器设备、操作步骤以及数据解读都进行了清晰的讲解，并且提供了大量的实际操作建议。特别是关于如何根据研究目标选择合适的测试方法，以及如何进行实验设计的部分，对我的帮助非常大。在实际操作过程中，我经常会遇到一些小问题，这时候翻开这本书，总能找到我需要的答案。而且，书中还包含了一些关于误差分析和质量控制的内容，这对于保证实验数据的准确性和可靠性至关重要。我感觉这本书不仅教会了我“怎么做”，更教会了我“为什么这样做”，让我能够更深入地理解分析测试的意义和价值。这本书的出现，让我对未来的研究充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书是我在一次学术交流会上偶然翻到的，虽然我不是材料专业的，但它所展现出的科学严谨性和技术深度让我眼前一亮。我一直认为，任何学科的发展都离不开精确的测量和可靠的分析，而这本书恰恰展现了材料科学领域在这方面的极致追求。它让我看到了，科学家们是如何通过精密的仪器和巧妙的实验设计，去揭示材料深层的结构、性能和相互作用。书中对不同分析测试方法的逻辑性和局限性的探讨，也让我对科学的客观性和发展性有了更深的理解。尽管我无法完全理解其中的所有专业术语，但书中所传递出的那种对真理的探求精神，以及对技术细节的极致关注，深深地吸引了我。这本书就像是一扇窗户，让我得以窥见一个精密而又充满魅力的科学世界。它让我意识到，即使在看似枯燥的技术领域，也蕴含着无穷的智慧和创造力，值得我们去学习和欣赏。