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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302374442

商品编码：27973454127

丛书名： 材料现代测试分析方法

出版时间：2014-11-01

基本信息

书名:材料现代测试分析方法

：39元

作者:刘庆锁　主编

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-9-1

ISBN：9787302374442

字数：511000

页码：328

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.3kg

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目录

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内容提要

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　　《材料现代测试分析方法》包括X射线衍射分析、电子显微分析两大部分，主要内容包括：X射线衍射方程与强度、多晶体分析方法及X射线衍射分析仪、物相的定性与定量分析、晶体点阵参数的精确确定、透射电镜结构及其成像理、电子衍射、图像衬度、衍射运动学分析、高分辨透射电子显微技术、扫描电镜结构与理、电子探针显微分析等。同时，本书还简要介绍了低能电子衍射、俄歇电子能谱仪、场离子显微镜与子探针、扫描隧道与子力显微镜以及X射线光电子能谱仪等显微分析方法。书中的实例分析引入了材料组织结构研究方面的新成果。书中还附有练习题部分，通过对题目的解答，加深读者对相关概念、理的理解与掌握。
　　本书可以作为材料科学与工程专业的本科生和研究生教材或教学参考书，也可供材料类其他专业师生和从事材料研究及分析检测方面工作的技术人员学习参考。

文摘

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作者介绍

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透视微观世界：材料结构与形貌解析的探索之旅 在现代科技日新月异的浪潮中，材料科学扮演着举足轻重的角色。从高性能合金到纳米材料，从生物医用器件到电子元器件，材料的性能和应用几乎无处不在，深刻地影响着人类社会的进步。而要深入理解和优化这些材料，精确地掌握其微观结构、晶体学特征、表面形貌以及元素组成，就成为了一项至关重要的任务。这本《透视微观世界：材料结构与形貌解析的探索之旅》正是为了引领读者深入探索这些核心领域而精心编撰。本书并非简单罗列技术操作，而是致力于构建一个全面的认知框架，使读者能够深刻理解各种先进测试分析方法的原理、适用范围、数据解读以及在实际材料研究中的应用价值。 本书的首要核心内容聚焦于X射线衍射（XRD）分析。X射线衍射作为研究晶体材料结构的最基本、最强大的手段之一，其重要性不言而喻。本书将从X射线的产生与性质出发，详细阐述衍射现象的物理基础，包括布拉格定律的推导及其在确定晶面间距中的关键作用。我们将深入解析衍射图谱的构成，包括衍射峰的位置、强度、宽度以及形状所蕴含的丰富信息。读者将学会如何识别和解析特征衍射峰，从而确定材料的晶体结构类型（如面心立方、体心立方、六方密堆积等），并进一步计算晶格常数。 本书还将重点讲解如何通过XRD分析评估材料的结晶度、晶粒尺寸、微应变以及织构。对于结晶度，我们将探讨不同衍射峰的积分强度与结晶相含量的关系，以及非晶态材料的无定形弥散峰特征。在晶粒尺寸的测定方面，我们将详细介绍谢乐公式（Scherrer equation）的原理和应用，并讨论影响晶粒尺寸分析准确性的因素，如仪器展宽、微应变等。微应变的概念及其在XRD谱图上的体现（如峰展宽和峰位移动）也将得到详尽阐释，这对于理解材料在加工或服役过程中发生的形变至关重要。此外，织构分析，即宏观上材料中晶粒取向的择优分布，对于理解材料的各向异性力学性能至关重要。本书将介绍如何通过极图（pole figure）和反极图（inverse pole figure）来表征和分析材料的织构，并探讨织构对材料力学性能的影响。 除了定性分析，本书还将深入探讨XRD在定量分析方面的应用。读者将学习如何通过标准样品法、内标法等技术，精确测定多相材料中各相的含量。本书还将介绍 Rietveld精修法的基本原理和操作流程，该方法是一种基于全谱拟合的精修技术，能够获得更精确的晶体结构参数，并对结构进行细致的分析。 在实际操作层面，本书将指导读者如何选择合适的X射线衍射仪、靶材、滤波片以及衍射几何构型，以适应不同材料和分析需求。同时，还将详细介绍样品制备的注意事项，如粉末的研磨、堆积方法，块状样品的表面处理等，这些细节直接影响到衍射数据的质量和可靠性。数据处理和软件应用方面，本书将介绍常用的XRD数据处理软件，并提供详细的解析步骤和技巧，帮助读者有效地从原始数据中提取有价值的信息。 本书的另一重要组成部分是电子显微分析。电子显微镜以其远高于光学显微镜的分辨率，能够清晰地展现材料的微观形貌、细微结构以及表面特征。本书将从电子的波动性和其与物质的相互作用原理出发，系统介绍两种主要的电子显微技术：扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。 对于SEM，本书将详细阐述其工作原理，包括电子枪的种类（如灯丝、场发射枪）、电子束的聚焦和扫描系统、以及各种探测器（如二次电子探测器、背散射电子探测器、能量色散X射线光谱仪EDS/EDX）的工作机制。读者将学会如何通过二次电子像观察材料的表面形貌，如颗粒的形状、尺寸、表面粗糙度，以及裂纹、孔隙等缺陷。背散射电子像则能反映材料的成分衬度，即原子序数较高的区域会显示为亮区，较低的区域显示为暗区，这对于识别不同相的分布和界面特征非常有帮助。 本书将特别强调SEM在微区成分分析方面的应用，即能量色散X射线光谱仪（EDS/EDX）。读者将学习EDS的谱图解读，如何识别不同元素的特征X射线峰，并进行定量或半定量成分分析。这将使读者能够了解材料的元素组成分布，发现微观尺度的成分偏析或富集现象。此外，SEM还可以配备波长色散X射线光谱仪（WDS），本書也會簡要介紹其優勢和應用。 对于TEM，本书将深入探讨其工作原理，强调其能够提供比SEM更高分辨率的图像，并且能够观察材料的内部结构。读者将了解TEM的电子束生成、加速、聚焦，以及样品穿透和成像的过程。本书将详细介绍TEM中获取的各种图像，如明场像、暗场像，以及它们所能反映的晶体缺陷（如位错、孪晶界）、晶粒取向、相界面等信息。 此外，本书还将重点介绍TEM在高分辨透射电子显微镜（HRTEM）成像方面的应用。HRTEM能够直接观察到原子层级的结构，使我们能够清晰地看到晶格条纹，从而精确测量晶格常数，识别晶界结构，并分析纳米尺度的相变过程。 本书还将详细讲解TEM中的电子衍射（ED）技术。与XRD类似，TEM中的电子衍射也能够提供晶体结构信息，但其作用范围是微区甚至纳米区域。读者将学会如何通过电子衍射花样来确定样品局部区域的晶体结构、晶带轴方向，以及判断其是否为单晶、多晶或非晶。 除了图像和衍射信息，本书还将介绍TEM与能量色散X射线光谱仪（EDS/EDX）和电子能量损失谱仪（EELS）的联用。EDS在TEM中的应用能够对更小区域的元素成分进行分析，而EELS则能够提供更精细的元素组成、价态以及化学键信息，甚至可以用于同位素分析。 在电子显微镜的使用方面，本书将指导读者如何选择合适的样品制备方法，这对于SEM（如抛光、喷金）和TEM（如离子减薄、超薄切片）至关重要，因为样品制备的质量直接影响到成像效果和分析结果。同时，本书还将介绍电子显微镜的操作技巧、图像优化以及数据处理的方法，帮助读者克服实际操作中的难点。 最后，本书将强调X射线衍射分析与电子显微分析的互补性与协同性。XRD能够提供材料整体的平均结构信息，适合于大范围样品的宏观分析，而电子显微镜则能够提供局部区域的精细结构和形貌信息。通过将两者有机结合，我们可以获得更全面、更深入的材料微观世界认知。例如，可以通过XRD初步判断材料的物相组成，再通过SEM/TEM观察这些相的微观形貌、分布和界面特征；可以通过XRD测定晶粒尺寸的平均值，再通过SEM/TEM观察晶粒的实际形状和尺寸分布。 本书的读者对象涵盖了材料科学与工程专业的本科生、研究生，以及从事材料研发、生产、质量控制的工程师和科研人员。本书旨在培养读者独立进行材料微观结构和形貌分析的能力，理解不同分析技术的优势与局限，并能根据具体研究问题选择恰当的测试方法，有效地解读和应用实验数据，从而为材料的设计、开发和优化提供坚实的科学基础。通过本书的学习，读者将能够更加自信地“透视微观世界”，在材料科学的广阔领域中取得更丰硕的研究成果。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的介绍，更多是源于它对材料力学性能测试与分析方法的全面梳理。书中涉及了非常广泛的力学测试技术，从基础的拉伸、压缩、弯曲试验，到更复杂的疲劳、断裂韧性、硬度测试，都进行了详细的阐述。它不仅介绍了每种测试的基本原理、试验设备、试样的制备和加载方式，更重要的是，它深入分析了如何从测试数据中提取有用的信息，以及这些信息如何与材料的微观结构和宏观性能联系起来。比如，在拉伸试验部分，书中详细讲解了屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率等参数的定义和意义，并结合应力-应变曲线，分析了材料的塑性、脆性等特点。在疲劳试验方面，它介绍了S-N曲线的绘制和解读，以及疲劳寿命和疲劳极限的概念。让我印象深刻的是，书中还对各种测试方法在不同类型材料（金属、陶瓷、聚合物、复合材料）上的适用性和注意事项进行了比较和讨论，这为我在实际工作中选择合适的测试方法提供了宝贵的参考。虽然一些高级的数值模拟和多尺度力学分析部分，我还没来得及深入研究，但就基础力学测试的讲解而言，这本书的深度和广度都达到了相当高的水平，对于材料领域的工程师和研究人员来说，是一本不可或缺的实用手册。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我主要被它在金属材料领域的一些应用吸引了。书里花了相当大的篇幅来介绍X射线衍射（XRD）技术在金属晶体结构分析、相鉴定、织构分析以及残余应力测量等方面的具体应用。尤其是对于如何解读XRD谱图，如何从峰位、强度、宽度等信息反推出材料的性质，提供了非常系统的方法论。它不仅讲解了理论基础，比如布拉格定律、衍射强度与原子排列的关系，还详细列举了不同金属材料（如铝合金、钢、钛合金等）的典型XRD图谱，并逐一进行了解析，这对于我这种经常需要进行金属材料相鉴定的研究者来说，简直是及时雨。此外，书中还提到了X射线衍射的各种衍生技术，如小角X射线散射（SAXS）在纳米材料尺寸和形貌研究中的应用，以及X射线反射测量（XRR）在薄膜厚度和界面研究中的作用，这些都让我看到了XRD技术的巨大潜力和多样性。虽然有些部分关于仪器设备的原理描述略显简略，但其侧重点在于分析方法的应用，这一点我非常赞赏。读完这本书，我对XRD的理解上了一个新的台阶，感觉自己对材料内部的晶体结构和相组成有了更深刻的认识，并且掌握了更高效的分析思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排，似乎更侧重于材料失效分析和质量控制方面。它大量篇幅用于讲解如何通过各种物理和化学分析手段，来诊断材料在使用过程中出现的各种问题。比如，书中详细介绍了表面分析技术，如X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在探测材料表面元素组成和化学态方面的应用，这对于理解表面腐蚀、涂层失效等问题非常有帮助。此外，它还提到了辉光放电质谱（GDMS）和感应耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）等痕量元素分析技术，在材料纯度控制和杂质分析中的关键作用。书中的案例分析部分，更是精彩纷呈，通过模拟实际生产和使用中遇到的材料问题，如金属零件的早期失效、聚合物材料的降解、复合材料的界面开裂等，展示了如何综合运用多种分析技术，逐步锁定失效原因。这种“从问题出发，反向追溯分析方法”的讲解方式，对于提升我的问题解决能力非常有启发。虽然一些仪器的工作原理描述得并非特别深入，但其在失效分析中的应用思路和方法论，却给我留下了深刻的印象。这本书让我意识到，材料分析不仅仅是了解材料本身，更重要的是能用这些知识去解决实际生产和应用中的难题。

评分☆☆☆☆☆

我之所以被这本书吸引，主要还是因为它对材料科学研究中一些前沿且复杂的分析技术进行了介绍。它没有拘泥于单一的测试方法，而是将多种先进的分析技术有机地结合起来，形成了一个完整的分析框架。例如，书中深入探讨了原子探针断层扫描（APT）技术，能够实现三维原子尺度的化学成分和结构成像，这对于研究纳米材料、界面和缺陷的原子排列非常有帮助。另外，它还介绍了能量色散X射线谱（EDS）和波长色散X射线谱（WDS）在高空间分辨率元素分析方面的优势和区别，以及如何与SEM/TEM结合使用。让我尤为感兴趣的是，书中关于同位素比值质谱（IRMS）在材料溯源和环境示踪方面的应用，以及场发射透射电子显微镜（FETEM）在高分辨率成像和电子能量损失谱（EELS）分析中的强大能力。虽然其中很多技术我目前还无法直接接触到，但通过阅读，我得以窥见材料科学研究的最前沿，并对未来可能的发展方向有了初步的认识。这种“放眼未来”的视角，极大地激发了我对材料科学的求知欲，也让我意识到，要在这个领域取得突破，需要不断学习和掌握更先进的分析工具。

评分☆☆☆☆☆

这次的材料科学读物，说是“现代测试分析方法”，听上去就很有分量。我拿到手后，翻开来，主要讲的是各种显微镜在材料分析中的应用。从光学显微镜的原理、制样技巧，到扫描电子显微镜（SEM）的二次电子、背散射电子成像，再到透射电子显微镜（TEM）的晶格成像、衍射分析，都讲得很是详细。尤其是SEM部分，对不同形貌特征的理解，以及EDX能谱分析如何与形貌结合，给出了不少实用的指导。书里还穿插了一些具体的案例，比如陶瓷材料的微观结构表征，金属合金的相分析，聚合物的形貌观察等等，这些都极大地拓宽了我的视野，让我明白仅仅是“看清楚”材料的微观世界，就已经蕴含了如此多的信息。而且，书里对于显微镜的操作流程、参数设置的建议，也非常接地气，对于初学者来说，避免了不少摸索的弯路。虽然里面有些理论部分，比如电子与物质的相互作用，我一开始看得有些吃力，但作者用了很多图例和类比，使得复杂的概念变得相对容易理解。整体而言，对于希望深入了解材料微观结构，并掌握相应分析手段的同行，这本书无疑是一本非常有价值的参考。它不只是理论的堆砌，更充满了实践的指导意义，让我对接下来的实验操作充满了信心。