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1、 1986年年1月月28日，美国挑战者号航天飞机升空仅仅日，美国挑战者号航天飞机升空仅仅1分分12秒秒就坠毁，就坠毁，7名宇航员全部遇难，直接经济损失名宇航员全部遇难，直接经济损失12亿美元。亿美元。挑战者号燃料泄漏是因为橡挑战者号燃料泄漏是因为橡皮圈的失效，设计时没有考皮圈的失效，设计时没有考虑温度对橡皮圈组织行为和虑温度对橡皮圈组织行为和力学性能的影响力学性能的影响取向相当取向相当一致，一致，导导电率接近电率接近铜铜利用高分子液晶的取向脱溶强化理论制取，利用高分子液晶的取向脱溶强化理论制取，强度超过最强的钢丝（钢琴弦），而其强度密度强度超过最强的钢丝（钢琴弦），而其强度密度比高达钢琴弦的倍
2、。比高达钢琴弦的倍。新型高分子材料新型高分子材料材料科学的发展趋势材料科学的发展趋势 v从简单物质到复杂物质从简单物质到复杂物质v从简单结构到结构控制从简单结构到结构控制v从粉体材料到器件材料从粉体材料到器件材料v从块体材料到薄膜材料从块体材料到薄膜材料v从纯物质到复合，掺杂材料从纯物质到复合，掺杂材料v从宏观到微观的纳米材料从宏观到微观的纳米材料v从单功能到多功能和智能材料从单功能到多功能和智能材料材料科学的发展趋势材料科学的发展趋势 v传统材料传统材料提高性能提高性能/价格比（价格比（affordability)affordability)v先进材料先进材料提高在恶劣提高在恶劣(extre
3、me conditions)(extreme conditions)环境下的使用性能环境下的使用性能v功能材料功能材料v低维材料低维材料 v纳米材料纳米材料v环境材料环境材料材料科学涉及的领域材料科学涉及的领域 v电子器件电子器件v功能材料功能材料v结构材料结构材料v纳米材料纳米材料v环境材料环境材料v化化学学，化化工工，地地质质，冶冶金金，机机械械，仪仪器器仪仪表表，航空航天，自动化控制，核能，建材等领域航空航天，自动化控制，核能，建材等领域如何入手？如何入手？材料科学的研究基点材料科学的研究基点材料科学的研究基点材料科学的研究基点PropertiesCompositionsStructur
4、eProcessingPropertiesCompositionsStructureu 材料科学与工程的基本要素材料科学与工程的基本要素如何入手？如何入手？材料科学的研究基点材料科学的研究基点材料科学的研究基点材料科学的研究基点u 材料科学与工程的基本要素材料科学与工程的基本要素ProcessingEconomicsCompositionsStructurePropertiesCompositionsPropertiesEconomicsStructureEnvironmentProcessing制品与材料特性的关系制品与材料特性的关系如何入手如何入手材料科学的研究基点材料科学的研究基点q材料
5、的四要素材料的四要素 q结构决定材料的性能是自然界的永恒规律结构决定材料的性能是自然界的永恒规律q组织结构由成分与生产工艺决定组织结构由成分与生产工艺决定q确定的组织及成分必须通过一定的合成确定的组织及成分必须通过一定的合成 加工手段来实现加工手段来实现 q确定的组织及成分必须通过分析研究发现，进确定的组织及成分必须通过分析研究发现，进 而通过改进加工工艺来实现而通过改进加工工艺来实现 结构决定结构决定材料的性能材料的性能结构决定结构决定材料的性能材料的性能材材料料设设计计的的工工作作范范围围材材料料失失效效分分析析的的工工作作范范围围n事故现场调研事故现场调研n叶片破坏的宏观特征叶片破坏的宏
6、观特征n叶片解剖叶片解剖n剖面的金相组织观察剖面的金相组织观察n剖面的微区化学成分分析剖面的微区化学成分分析n扫描电镜进一步观察分析扫描电镜进一步观察分析nX X射线相结构分析射线相结构分析n故障分析结论故障分析结论材料分析的重要性材料分析的重要性q确定的组织及成分必须通过分析发现确定的组织及成分必须通过分析发现v 材料的元素组成材料的元素组成v 材料的物相材料的物相v 杂质控制和掺杂杂质控制和掺杂v 材料的化学价态材料的化学价态v 材料的结构材料的结构材料分析的内容材料分析的内容v材料的元素成份分析材料的元素成份分析v材料的化学结构分析材料的化学结构分析v材料的物相结构分析材料的物相结构分析
7、v材料的表观形貌分析材料的表观形貌分析v材料的键合分析材料的键合分析v材料的表面与界面分析材料的表面与界面分析 v材料的热分析材料的热分析v材料的力学性能分析材料的力学性能分析课程学习内容课程学习内容v第一章第一章 X射线衍射分析（射线衍射分析（16学时）学时）uX X射线的产生及其物理作用（射线的产生及其物理作用（4 4学时）学时）uX X射线衍射原理（射线衍射原理（4 4学时）学时）uX X射线衍射强度（射线衍射强度（4 4学时）学时）u X X射线衍射方法（射线衍射方法（2 2学时）学时）uX X射线物相分析及其射线物相分析及其应用应用 （2 2学时）学时）v第二章第二章 电子显微分析（
8、电子显微分析（6学时）学时）v第三章第三章 热分析（热分析（4 4学时）学时）v第四章第四章 波谱分析（波谱分析（1010学时）学时）v 3 3次实验（次实验（XRDXRD、SEMSEM、IRIR）课程学习内容课程学习内容材料内部不同尺度结构示意图材料内部不同尺度结构示意图课程学习内容课程学习内容材料检测评价技术按幅照源分类示意图课程学习内容课程学习内容常用检测设备的分辨率及工作范围课程学习内容课程学习内容常用检测设备的分辨率及工作范围课程学习内容课程学习内容有关材料显微组织表征技术在深度及横向所有关材料显微组织表征技术在深度及横向所能提供的空间分辨率示意图：能提供的空间分辨率示意图：（按形貌
9、观察）（按形貌观察）材料分析方法应掌握材料分析方法应掌握的主要内容的主要内容课程学习方法课程学习方法 该课程基于该课程基于X X光光及及光电子微粒光电子微粒与材料的与材料的相互作用相互作用，讲授利用，讲授利用衍射、反射等物理现象，对材料的微观结构、成分组成、物相衍射、反射等物理现象，对材料的微观结构、成分组成、物相结构进行分析研究的各种现代分析方法。结构进行分析研究的各种现代分析方法。既学既学习习掌握基掌握基础础理理论论知知识识，又要掌握常用的，又要掌握常用的X X光衍射、光衍射、扫扫描描电镜电镜、光、光谱谱、热热分析等分析等现现代化代化检测设备检测设备的使用操作的使用操作，注重理论与实践的结
10、合。，注重理论与实践的结合。教学内容进行了部分调整，教学内容进行了部分调整，提提纲纲挈挈领领、记记好笔好笔记记、及、及时时复复习习。勤于思。勤于思维维，善于，善于动动手，在操作分析中手，在操作分析中验证验证学学习习相关理相关理论论，在在进进一步学一步学习习相关理相关理论论的基的基础础上拓上拓宽宽思思维维，活学活用。，活学活用。闭卷考试闭卷考试平时：平时：20（出勤（出勤10作业作业10）实验：实验：10期末考试：期末考试：70 课程考试方法及课程考试方法及成绩构成成绩构成主要教学参考书主要教学参考书1.1.材料分析测试技术材料分析测试技术材料材料X X射线衍射与电子显微分析材料评价的分射线衍射
11、与电子显微分析材料评价的分析电子显微方法，析电子显微方法，日日 进藤，进藤，g g大辅，及川大辅，及川,哲夫哲夫 合著，刘安生译，合著，刘安生译，冶金工业出版社。冶金工业出版社。2 2北京北京,华中华中,南京师大编南京师大编.无机化学无机化学.高等教育出版社；高等教育出版社；3.3.王培铭，许乾慰王培铭，许乾慰 主编主编.材料研究方法材料研究方法.科学出版社；科学出版社；4.4.薛薛 奇奇 编编.高分子结构研究中的光谱方法高分子结构研究中的光谱方法.高等教育出版社；高等教育出版社；5.5.杜庭发杜庭发.现代仪器分析现代仪器分析.国防科技大学出版社；国防科技大学出版社；6.6.周玉，武高辉编著周玉，武高辉编著.材料分析测试技术材料分析测试技术.哈尔滨工业大学出版社；哈尔滨工业大学出版社；7.7.吴吴 刚刚 主编主编.材料结构表征及应用材料结构表征及应用.化学工业出版社；化学工业出版社；8.8.余余 鲲鲲 主编主编.材料结构分析基础材料结构分析基础.科学出版社。科学出版社。