材料研究方法（簡體書）

《材料研究方法》的內容主要包括光學金相、X射線衍射、電子顯微分析、無損探傷和熱分析等幾部分，共十七章。其中，X射線衍射和電子顯微分析是全書的主體。光學金相的內容設兩章，無損探傷設兩章，DSC和DTA單獨為一章。《材料研究方法》盡可能避免煩瑣公式的推導，抓住本質和精華，講清楚基本原理和常用方法。《材料研究方法》既可作為金屬材料工程專業本科生和研究生的教材或教學參考書，也可作為從事冶金、機械等行業相關科研人員及工程技術人員的參考書。

《材料研究方法》為高等學校“十二五”規劃教材之一。

本書是材料科學與工程類專業基礎課程“研究方法”的教材。編寫的思路是在原有材料分析方法的基礎上，擴充了無損探傷以及材料分析方法的新進展，其目的是為了讓學生更能適應于以後的研究工作和實際生產。
本書的內容分為四部分。第一部分為光學金相部分，主要講述了常規的光學金相和特殊光學金相。第二部分為X射線衍射部分，介紹了X射線衍射分析原理以及一些基本方法。第三部分為電子顯微分析，主要講述了透射電子顯微分析和掃描電子顯微分析，同時也對掃描電子顯微分析的常見附件進行了介紹。第四部分主要講述了無損探傷和熱分析，無損探傷介紹了常見的五大探傷方法，熱分析介紹了DSC和DTA。
第一章由西安工業大學的劉春霞、中國石油集團石油管理工程技術研究院苗健編寫；第二章、第五章、第十七章由西安工業大學劉秀蘭編寫；第三章、第四章、第六章～第八章、第十章、第十一章、第十二章、第十五章由西安工業大學陳建編寫；第九章由劉春霞編寫；第十三章由西安交通大學王力群編寫；第十四章由牛津公司焦匯勝編寫；第十六章由西安工業大學劉建康編寫。全書由西安工業大學嚴文教授統稿，由陳建、嚴文、劉春霞擔任主編，西安工業大學王正品教授擔任主審。另外，本書參考并引用了一些書刊、文獻和資料的有關內容，在此，編者對為本書付出辛勤勞動的人員以及援引文獻的作者表示衷心的感謝！
由于編者學術水平和客觀條件的限制，加之時間倉促，書中疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正。
編者
2011年6月

第一章 光學金相分析
第一節 光學透鏡基礎知識
一、光的折射
二、光學透鏡的像差
第二節 金相顯微鏡的原理及結構
一、金相顯微鏡的工作原理
二、金相顯微鏡的結構
第三節 金相顯微鏡的性能
一、顯微鏡的分辨率
二、顯微鏡的有效放大倍數
三、顯微鏡的景深(垂直分辨能力)
第四節 金相試樣的制備
一、取樣
二、鑲嵌
三、粗磨
四、細磨
五、拋光
六、浸蝕
第五節 定量金相
一、定量金相的基本符號
二、定量金相的基本原理
三、定量金相的測試方法
四、誤差分析
五、圖像分析儀定量金相分析
習題

第二章 特殊光學金相技術
第一節 偏振光的基礎知識
一、偏振光和自然光
二、偏振光的類型
三、偏振光的產生
第二節 偏振光金相顯微鏡
一、偏振顯微鏡的裝置
二、偏振顯微鏡的調整
第三節 偏振光金相分析原理
一、偏振光在各向異性金屬磨面上的反射
二、偏振光在各向同性金屬磨面上的反射
第四節 偏振光在金相分析過程中的應用
一、材料顯微組織的顯示
二、非金屬夾雜物的鑒定
第五節 干涉顯微鏡
一、干涉原理
二、干涉顯微鏡的結構
第六節 相襯金相顯微鏡
一、相襯分析原理
二、相襯顯微鏡
習題

第三章 x射線運動學衍射理論
第一節 布拉格方程
一、布拉格方程的導出
二、布拉格方程的討論
第二節 倒易點陣與埃瓦爾德球
一、倒易點陣的概念
二、倒易矢量及其性質
三、布拉格定律的埃瓦爾德球圖解法
第三節 單位晶胞對X射線的散射與結構因數
一、結構因數公式的推導
二、幾種點陣的結構因數計算
第四節 多晶體衍射的積分強度
一、洛倫茲因數
二、多重性因數
三、吸收因數
四、溫度因數
五、多晶體衍射的積分強度公式
習題

第四章 x射線衍射方法
第一節 勞埃法
一、勞埃相機
二、勞埃圖像的形成原理
第二節 德拜謝樂法
一、衍射圖的形成原理
二、德拜相機
三、德拜相的誤差及修正
四、立方結構物質的德拜相分析
第三節 X射線衍射儀
一、測角儀部分
二、光學布置
三、探測與記錄系統
四、探測器掃描方式及參數
習題

第五章 物相分析及點陣參數精確測定
第一節 定性分析
一、基本原理
二、粉末衍射卡片(PDF)
三、索引
四、定性分析過程
第二節 定量分析
一、定量分析原理
二、外標法
三、內標法
四、基體沖洗法(K值法)
第三節 點陣常數的精確測定
一、誤差的來源
二、圖解外推法
三、最小二乘方法
四、標準樣校正法
第四節 非晶態物質及其晶化過程的X射
線衍射分析
一、非晶態物質結構的主要特征
二、非晶態結構的徑向分布函數
三、非晶態物質的晶化
習題

第六章 宏觀應力的測定
第一節 X射線宏觀應力測定的基本原理
一、彈性應力和應變的關系
二、X射線應力測定計算公式的推導
三、X射線應力測定的方位角選擇
第二節 宏觀應力測試方法
一、固定吵法
二、固定(h法
三、側傾法
第三節 X射線宏觀應力測定中的一些問題
一、定峰法
二、應力常數K的確定
三、影響宏觀應力測量精度的因素
習題

第七章 織構的測定
第一節 晶體取向和織構的定義
一、晶體取向以及表示方法
二、織構的概念及類型
第二節 極射投影及極圖
一、極射投影
二、極圖的繪制及織構組分的判斷
三、反極圖
第三節 極圖測試方法
第四節 反極圖測試方法
第五節 取向分布函數
一、取向分布函數的概念
二、取向分布函數計算中的級數展開
習題

第八章 電子光學及透射電子顯微鏡的構造
第一節 成像原理及分辨率
一、凸透鏡成像
二、分辨率
三、電磁透鏡
……
第九章 透射電子顯微鏡樣品的制備方法
第一節 復型樣品制備
第二節 薄膜樣品的制備
第三節 其他制樣方法
習題

第十章 電子衍射
第一節 電子衍射與X射線衍射的比較
第二節 電子衍射原理
第三節 電子顯微鏡中的電子衍射
第四節 單晶體電子衍射花樣的標定
第五節 復雜電子衍射花樣
習題

第十一章 高分辨電子顯微術
第一節 高分辨像的成像原理
第二節 弱相位體高分辨像的直接解釋
第三節 高分辨像顯示位錯特征的方法
習題

第十二章 晶體薄膜衍襯成像分析
第一節 電子顯微鏡圖像的襯度
第二節 消光距離
第三節 衍襯運動學
第四節 晶體缺陷分析
第五節 衍襯運動學理論的局限性
習題

第十三章 掃描電子顯微鏡
第一節 電子束與固體樣品作用時產生的信號
第二節 掃描電鏡的構造和工作原理
第三節 掃描電子顯微鏡的性能與特征
第四節 表面形貌襯度成像原理及應用
第五節 原子序數襯度原理及其應用
習題

第十四章 波譜、能譜以及電子背散射衍射
第一節 波譜儀
第二節 能譜儀
第三節 波譜儀/能譜儀的分析方法及特點
第四節 電子背散射衍射簡介
習題

第十五章 超聲波檢測
第一節 超聲波檢測基本原理
第二節 超聲波換能器
第三節 超聲波檢測方法
習題

第十六章 其他常見無損探測方法
第一節 射線檢測
第二節 液體滲透檢測
第三節 磁粉檢測
第四節 渦流檢測
習題

第十七章 熱分析
第一節 差熱分析
第二節 差示掃描量熱法
第三節 熱分析在金屬合金研究中的應用
習題
附錄
參考文獻

?乳化 乳化是僅在使用後乳化型滲透液時所必要的操作，水洗型滲透液中含乳化劑，因此，可直接水洗。而後乳化型滲透液中未配人乳化劑，不能直接進行水洗凈，故作為洗凈處理的前道工序須進行乳化處理。乳化過分或不足是對後乳化熒光檢測法高靈敏度檢出能力的重要影響因素。
為生成均勻的乳化層，采取將試件浸漬于乳化劑中的方法。在不可能浸漬的情況下，可將乳化劑澆注使用，刷涂將使滲透液層產生刷痕，導致乳化不均勻，故不宜使用。
自使用乳化劑至洗凈處理開始這段時間稱為乳化時間。如乳化時間增長，則乳化層厚度增加，直至缺陷內部的滲透液也被乳化，在洗凈處理中有時將缺陷內部的滲透液也洗出。另當乳化不足時，則洗凈不充分，導致偽缺陷顯示發生。因此，在後道工序水洗凈處理徹底進行范圍內，乳化時間盡可能取至最短。最佳乳化時間受表面光滑程度、乳化劑性能等影響，故以預先實驗確定為宜。
?洗凈 洗凈乃是將試件表面剩余滲透液或乳化劑除去的操作，洗凈處理適當與否對檢查結果有很大影響。適當的洗凈既不會使缺陷中的滲透液洗出，而又使表面剩余滲透液徹底洗除。過分洗凈將使缺陷中滲透液洗出，降低檢出靈敏度，洗凈不足將難以判定缺陷的有無，試件表面發生黃綠色熒光，使缺陷識別困難。