材料研究与测试方法绪论

1第1讲绪论我们知道，材料是一种非常特殊的物质，不同时代往往都以一种新材料的发现和发展为其基础和先导。如人类历史经历了旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代。当前，我们已进入了光电子时代，正是利用硅材料和激光材料所制造的计算机和激光器改变了我们生活的方方面面。长期以来，人们习惯于研究天然材料的性质而加以利用。但随着科学技术的发展，大自然已经很难满足人类不断增长的需要。现在的材料工作者不能仅满足于从自然界索取材料，而更要根据人们的意愿和用途来设计和制备新型材料。随着材料制备技术的发展，现在人们能够制备出一些自然界所不存在的人造材料，如超晶格材料、量子阱材料、纳米材料、非晶材料、足球烯（C60）等。在新材料研究方面，科技工作者一般都是从已有的材料着手，探求这些材料的组分、结构和其性能之间的联系，找出其规律所在，再回过头来根据所要的材料性质来设计某些类型的新材料，以满足时代发展的要求。材料是国民经济的基础和先导。在座的都是未来的材料工程师，所以我们看待材料应该与一般人不同，即不能只了解材料的一般性能，更重要的是要掌握有关材料的更深层次的东西。如材料是由:2什么元素组成?(这些元素是)如何排列和连接的?(即要研究材料的)内部组成与结构(它们是)由哪些物相组成的?例如:1.金刚石、石墨、无定形碳、C60都是由C组成的，但为何它们有完全不同的性能。2.石英、石英玻璃、柯石英、斯石英，都是由SiO2组成的，它们的微观结构有何区别？3.ZrO2陶瓷ZrO2有多种晶型(单斜,四方,立方)，其中对陶瓷生产具有重要影响的是单斜相和四方相之间的转变。那么怎样分析ZrO2陶瓷中的物相？其多种晶型在什么温度开始转变？另外，没有经验的人烧ZrO2陶瓷往往会出现裂缝，这是由于它的体积效应造成的，为了改良ZrO2的体积效应，通常需要加入一些氧化物稳定剂(如CaO,Y2O3等)，以希望它们在高温下与ZrO2形成固溶体。那么稳定剂要加多少？固溶体形成了没有？用什么手段进行检测?4.在陶瓷生产的产品中经常出现一些黑斑缺陷，在玻璃产品中经常出现结石与气泡缺陷(气泡缺陷大多存在于玻璃的内部)，那么怎样分析(利用什么方法)结石与气泡中杂质的组成与结构，这些杂质与缺陷的成因有何联系？如何避免缺陷的产生?显然,要掌握材料生产与研究中的这些问题，需要首先知道材料微观结构与组成。那么用什么方法去研究和认识材料的微观结构和组成呢？显然用肉眼是做不到这一点的，用常规的光学显微镜和化学分析方法也经常显得力不从心。3“材料研究与测试方法”这门课程主要学习怎样:利用现代测试仪器对材料进行研究的方法。在现代材料研究方法中除常见的X射线衍射分析、电子显微分析、热分析、振动光谱分析，光电子能谱，X荧光光谱，等离子体发射光谱、原子吸收光谱外，还有Auger电子谱、核磁(顺磁)共振谱、质谱、紫外与可见吸收谱与发光谱以及色谱分析等等。