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上篇 原理与方法 3

第一章 绪论 3

1.1 引言 3

1.2 电子显微镜图像的衬度 3

1.2.1 质厚衬度 4

1.2.2 衍射衬度 4

1.2.3 相位衬度 5

1.3 电子显微学在材料科学中的应用 5

1.3.3 相变过程研究 6

1.3.2 界面结构研究 6

1.3.1 晶体缺陷研究 6

第二章 电子衍衬成像理论 8

2.1 电子衍衬成像理论发展概述 8

2.2 衍衬成像的运动学理论 9

2.2.1 运动学理论的基本假设和适用界限 9

2.2.2 完整晶体的运动学理论 12

2.2.3 不完整晶体的运动学理论 17

2.3 衍衬成像的动力学理论 19

2.3.1 引言 19

2.3.2 完整晶体的动力学理论 20

照片95 Si(上部)在蓝宝石膜上外延生长的界面HREM结构相 24

2.3.3 不完整晶体的动力学理论 25

第三章 衍衬成像实验分析技术总论 27

3.1 衍衬实验条件 27

3.2 衍衬分析所需参数及测定方法 28

3.2.1 操作反射g 29

3.2.2 试样取向相对于布拉格位置的偏离矢量s 29

3.2.3 消光距离ξ8 30

3.2.4 精确测定试样的晶体学取向 36

3.2.5 试样厚度测定 37

第四章 晶体中的位错与层错 40

4.1 引言 40

4.2 位错基本概念 40

4.2.1 位错概念的提出和位错形成几何学 40

4.2.2 柏氏矢量b的基本性质 43

4.3 典型金属中的位错 45

4.3.1 面心立方金属中的位错-汤普森(Thompson)作图法 45

4.3.3 全位错分解、层错、扩展位错 47

4.3.2 密排六方金属中的位错-玻赞(Berghzan)作图法 47

4.4 金属形变、强化和断裂的位错理论 59

4.4.1 金属的范性形变与位错 59

4.4.2 金属与合金强化的位错机制 63

4.4.3 金属断裂的位错理论 69

第五章 位错和层错的电子衍衬分析 79

5.1 位错柏氏矢量(Burgers Vector)b测定 79

5.1.1 判据的建立 79

5.1.2 b测定的实际操作 81

5.2 位错衬度分析 90

5.2.1 位错双像 90

5.2.3 不全位错衬度消失判据 91

5.2.2 位错偶和超点阵位错 91

5.2.4 位错环分析 92

5.2.5 几种典型位错组态分析示例 94

5.2.6 动力学效应对像衬的影响 100

5.3 位错密度测定 101

5.3.1 概述 101

5.3.2 电镜方法测量位错密度的原理和方法 102

5.4 扩展位错分析 103

5.4.1 概述 103

5.4.2 扩展位错分析 104

5.5 层错能测定 107

5.6 弱束成像原理与实验技术 108

5.6.1 弱束成像的原理 109

5.6.2 弱束成像的实验操作 110

第六章 界面的电子显微学研究 113

6.1 引言 113

6.2 晶界结构的现代理论 113

6.2.1 晶界位错模型 114

6.2.2 重位点阵(CSL)模型 117

6.2.3 O-点阵模型 118

6.2.4 DSC点阵模型 120

6.2.5 多面体堆垛模型 121

6.2.6 结构单元模型 121

6.3 研究晶界的电子显微镜方法 122

6.3.1 电子衍衬方法 122

6.3.2 高分辨电子显微术 124

6.3.3 电子衍射方法 138

6.3.4 背散射电子衍射-取向成像电子显微术(EBSP) 143

第七章 材料中的第二相及其电子显微分析方法 145

7.1 引言 145

7.2 电镜工作研究第二相的哪些问题 145

7.3 由第二相引起的衬度类型 146

7.3.1 基体应变衬度 147

7.3.2 第二相衬度 149

7.3.3 两相界面衬度 150

7.4 第二相的电子衍射谱特征 154

7.4.1 衍射物质的形状效应 154

7.4.2 第二相和某些结构特征引起的衍射效应 155

7.5 两相取向关系测定 156

7.5.1 概述 156

7.5.2 电子衍射测定两相取向关系的一般步骤 158

7.5.3 取向关系衍射数据分析 159

7.6 迹线分析方法 163

7.6.1 线状结构特征的取向分析 163

7.6.2 平面结构特征的晶体学分析 166

下篇 衍衬图谱 171

照片1 孪晶的电子显微图像 171

照片2 Si02单晶中的位错组态 172

照片3 6.5%A1一Ni基合金中的位错塞积列 173

照片4 不锈钢中界面位错和位错平面滑移形成的塞积列 173

照片5 不锈钢中晶界滑移台阶 174

照片6 Ni基高温合金中的晶界滑移 174

照片7 不锈钢中沉淀相周围的位错缠结 175

照片8 30CrMnSiA高强度结构钢中的沉淀相Cr23C6与位错 176

照片9 Ni基(6.7%AI)超合金中的扩展位错 177

照片10 有色合金中的位错组态 178

照片11 Crl8Ni5Sil.5Mo2.7-Fe双相不锈钢中的层错结构 179

照片12 Ni基超合金中的位错组态 180

照片13 WC-12o合金中裂纹扩展过程 181

照片14 超塑性变形A1-40wt%Zn合金中的小角晶界 181

照片15 高温合金中的超点阵位错和位错双像衬度 182

照片16 18-8Cr-Ni不锈钢中三组不同{111}面上位错列反应 183

照片17 Ni基高温合金中疲劳裂纹扩展过程的迹线分析 184

照片18 18-8Cr-Ni不锈钢，1100°C，1.5h水淬，两组平行滑移面上的位错列 185

照片19 一组Ni基高温合金经固溶处理和形变后的位错组态 186

照片20 6.5%Al-Ni基合金中的位错组态 187

照片21 45号钢NiCrBSi喷焊涂层的微观结构 188

照片22 Ni基高温合金中驻留滑移带(PSB) 189

照片23 NiAl(7)合金中层错分析 190

照片24 NiAI(7)合金中的位错结构 191

照片25 奥式体钢中晶界处(1/2)[01？]到位错塞积列 191

照片26 NiAI(7)合金中晶界处塞积的两列位错 192

照片27 NiAI(7)合金固溶、形变和85℃ 3h时效的析出相 193

照片28 Ti3Al-Nb合金a2相内的位错网 194

照片29 等倾条纹(弯曲消光条纹)衍衬像 195

照片30 Nimonic超合金中的γ′/基体共格应变衬度 195

照片31 18-8Cr-Ni不锈钢中的孪晶微结构 196

照片32 超高强度钢30CrMnSiA中的蠕变位错结构 196

照片33 不锈钢中孪晶界及孪晶内的位错组态 197

照片34 垂直位错露头End-on衍衬像 198

照片35 双相不锈钢中γ岛的位错组态 199

照片36 Nimonic耐热合金大γ′颗粒中的位错与位错分解 199

照片37 Ni基高温合金中的典型扩展位错 200

照片38 普通结构钢中的孪晶马氏体 201

照片39 18Ni马氏体时效钢的微观结构 202

照片40 含Si 18-8不锈钢焊丝自动焊后焊缝的显微结构 203

照片41 0.2C-0.05Nb钢中的界面位错 204

照片42 W中的晶界位错 204

照片43 P74轨钢Fe3C/a的界面结构 205

照片45 奥氏体不锈钢中的共格应变含铜沉淀相 206

照片44 [101]多束图 206

照片46 合金中反相畴界(APB)的衬度特征 207

照片47 不锈钢晶界结构周期性及其衍射 208

照片48 [111]取向的Pd/Au薄膜重叠形成的波纹图 209

照片49 黄铜中共格孪晶界处的位错网络 209

照片50 GH698Ni基高温合金中的γ′及其γ′/γ界面处的应变场位错 210

照片51 Cu-Ni-Fe合金的Spinodal分解产物 211

照片52 Ni基高温合金经高温蠕变后呈现的位错组态 212

照片53 7.0%A1-Ni合金中扭转晶界和大角晶界 212

照片54 不锈钢中共格孪晶界处的不全位错 213

照片55 GH36合金中M23C6/γ的界面结构 213

照片56 不锈钢中非共格孪晶界沿共格孪晶界发射位错的动态观察 214

照片57 钢中碳化物对位错的钉扎 214

照片58 不锈钢中的位错组态 215

照片59 不锈钢中典型的曲折状晶界 215

照片60 双相钢中的平面滑动位错 216

照片61 Nimonic高温合金γ基体中的扩展位错 217

照片62 γ′在高温合金晶界均匀析出 217

照片63 1Cr21Ni5Ti双相不锈钢的弯曲晶界 218

照片64 1Cr21Ni5Ti双相不锈钢中弯曲双相界面γ一侧的位错组态 219

照片65 lCr21Ni5Ti双相不锈钢中的亚稳相γ′ 220

照片66 a/γ双相不锈钢中的显微结构(1) 221

照片67 a/γ双相不锈钢中的显微结构(2) 222

照片68 碳素结构钢中典型显微结构 223

照片69 不锈钢中碳化物钉扎位错 224

照片70 Я1Ti不锈钢中的孪晶界特征 225

照片71 Я1Ti不锈钢中的典型晶界台阶 226

照片72 晶界的位错结构 227

照片73 NiAl(7)合金中的位错组态 227

照片74 航空用Cr12Co6Mo1Fe马氏体不锈钢的位错组态 228

照片75 Ni基耐热合金的形变结构 229

照片76 高温合金(6.5%Al-Ni)的位错组态 230

照片77 超高强度钢(60SiMnCrMoV)中的孪晶马氏体 231

照片78 18/8CrNi不锈钢弯曲膜[101]多束图 232

照片79 YG-12(WC-12o)中Co相的显微结构 233

照片80 高强度结构钢中的位错网络 234

照片83 Al2O3/SiC陶瓷中纳米Sic对基体Al203的强化作用 235

照片81 Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中的小角晶界 235

照片82 Al2O3/SiC陶瓷中纳米SiC对位错的钉扎 235

照片84 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的扭转晶界 236

照片85 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的位错网络 236

照片86 Al2O3陶瓷中不完全的位错反应 237

照片87 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体接近垂直于膜面的亚晶界 237

照片88 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体中的位错偶极子 237

照片89 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的显微结构 238

照片9O Al2O3陶瓷中不完全的位错反应 238

照片9l Al2O3/SiC陶瓷中的位错露头 238

照片94 Al2O3/SiC陶瓷中典型的Sic-位错锁群 239

照片93 Al2O3/SiC界面应变诱发位错 239

照片92 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体中另一类典型位错网的形成 239

照片96 在蓝宝石(Sapphire)基体中，柏式矢量为？<11？0>纯刃型位错的[0001］高分辨电子显微像 241

照片97 TiC沉淀在Si3N4中的高分辨结构像 241

照片98 多晶金刚石膜的高分辨电子显微像 242

照片99 Si3N4和SiC晶界的高分辨TEM像 242

附录Ⅰ 常用晶体学公式 243

附录Ⅱ 电子波长及质量修正因子m/m0等参数 253

附录Ⅲ 原子对电子的散射振幅 254

附录Ⅳ 立方晶系电子衍射花样特征平行四边形参数表 258

附录Ⅴ 高阶、零阶劳厄区电子衍射谱重叠图形 266

参考文献 272