机械工程材料测试手册 物理金相卷PDF电子书下载

附录二 kgf·mm-2换算成N·mm- 2

第1篇总论 3

第1章概论 3

目 录 3

第2章物理检测在材料科学发展 4

与材料研制中的作用 4

第3章物理检测的标准化和综合 5

分析 5

第4章新的发展动向 6

4.2.6 离子溅射成膜法（气体离子侵蚀法） （7 7

2.3.3 随动式物位指示仪 （106 7

参考文献 8

1 概述 11

第1章概论 11

第2篇金相检验 11

2.1 合金钢热处理工艺的研究 11

2 金相学的作用 11

2.2 控制机械产品的质量 11

2.3 失效分析 12

3.1 金相显微镜 12

3 金相学发展概况 12

3.2 制样技术 12

3.3 分析技术 13

1 概述 13

第2章宏观组织检验 13

3.1 酸蚀试验的意义、方法及 14

标准 14

3.1.1 酸蚀式验的意义 14

3.1.2 酸蚀试验方法 14

3.1.3 酸蚀试验标准 14

3.2 酸蚀的简单原理 14

3.3 酸蚀试验的设备 14

3.3.1 热、冷酸蚀试验设备 14

2 断口检验 14

3 酸蚀试验 14

3.5.2 冷酸蚀试验的操作及注意 15

事项 15

3.5 酸蚀试验的操作 15

3.5.1 热酸蚀试验的操作 15

3.4.2 检验面的制备 15

3.4.1 取样 15

3.4 酸蚀试样的制备 15

3.3.2 电解酸蚀试验设备 15

3.6 电解酸蚀试验的操作 19

4 塔形检验方法 19

4.1 塔形检验的意义及标准 19

4.2 发纹形成原因、分布规律 19

及防止办法 19

5.2.1 硫印试验材料 20

5.2.2 硫印试验步骤 20

5.2 硫印试佯的制备及试验方法 20

4.4.1 酸蚀法 20

4.5 评定及表示方法 20

5.1 硫印试验的基本原理 20

4.4 操作方法 20

4.4.2 磁粉探伤法 20

4.3 试样制备 20

5 硫印试验 20

5.3 硫印试验标准 21

6.2 Niessner法 21

6.3 滴点法 21

7 钢中常见的宏观缺陷及评定 21

原则 21

7.1 疏松 21

7.2 缩孔 21

6 磷印试验 21

6.1 Canfield法 21

7.3 偏析 22

7.5 翻皮 22

7.6 白点 22

7.4 气泡 22

7.8 夹杂物 23

7.9 其他宏观缺陷 23

8 铝及铝合金的宏观检验 23

8.1 试样制备 23

7.7 轴心晶间裂纹和内裂 23

8.2.1 常用侵蚀剂的选择 24

8.3 铝及铝合金常见的宏观缺陷 24

8.2 试样的侵蚀 24

8.2.2 侵蚀温度和时间 24

8.3.1 铸造铝合金缺陷 24

8.3.2 形变铝合金宏观缺陷 26

第3章金相试样制备 27

2.2 取样部位 27

1 概述 27

2 金相试样的选取 27

2.1 取样原则 27

2.2.1 质量评定时的取样部位 28

2.2.2 废品分析件的取样部位 28

2.2.3 失效分析件的取样部位 29

2.3 金相试样的截取 29

2.3.1 试样截取的操作步骤 29

2.3.2 试样截取的注意事项 30

2.3.3 几种常用的试样截取方法 30

3 金相试佯的镶嵌 30

3.1.2 环状夹具 31

3.1.3 专用夹具 31

3.1.1 平板状夹具 31

3.1 机械夹具法 31

3.2 试佯热压镶嵌法 32

3.2.1 金相镶嵌机 32

3.2.2 热压镶嵌材料 32

3.2.3 热压镶嵌的方法及注意事项 32

3.3 试样冷镶嵌法 33

3.3.1 冷镶嵌器具 33

3.3.2 冷镶嵌材料及其配制 33

3.5 低熔点合金的镶嵌法 34

4.2.1 磨光用材料 34

4.1 整平 34

4.2 粗磨 34

3.4 电解抛光试样的镶嵌 34

4 金相试样的磨光 34

3.3.3 冷镶嵌的操作步骤 34

4.2.2 粗磨设备 35

4.2.4 机械磨光和自动磨光 35

4.2.3 手工粗磨操作 35

5 抛光 36

5.1 机械抛光设备 36

4.3 细磨 36

5.2 抛光剂与抛光磨料 37

5.2.1 抛光剂 37

5.2.2 抛光磨料 37

5.4.2 注意事项 38

5.3.2 抛光织物的选择 38

5.4.1 操作要点 38

5.4 机械抛光及注意事项 38

5.3.1 抛光织物 38

5.3 抛光织物及选择 38

5.4.3 抛光质量的检查 39

5.5 电解抛光 39

5.5.1 电解抛光曲线 39

5.5.2 电解抛光液 40

5.5.3 电解抛光设备 42

5.5.4 电解抛光的操作及注意事项 42

5.5.5 电解抛光过程中的问题及其纠正方法 43

5.6 电机械抛光 43

5.7.1 化学抛光溶液 44

5.7.2 化学抛光的方法及注意事项 44

5.7 化学抛光 44

1 概述 46

第4章金相组织的显示 46

2 光学法 46

5.7.3 化学抛光的优缺点 46

3.1 化学侵蚀 47

的侵蚀 47

3.1.3 多相合金的侵蚀 47

3.1.1化学侵蚀原理 47

3.1.2 纯金属及单相固溶体合金 47

3 侵蚀法 47

3.1.4 化学侵蚀剂及侵蚀操作 48

3.2 电解侵蚀 57

3.2.1 电解侵蚀的特点及应用 57

3.2.2 电解侵蚀时应注意的事项 58

3.2.3 电解侵蚀剂与电解规范 58

3.3 热蚀显示 59

3.4 阴极真空侵蚀法 60

3.4.2 阴极真空侵蚀装置 60

3.4.3 操作过程 60

3.4.1 阴极溅射侵蚀原理 60

3.5.1 恒电位选择侵蚀原理 61

3.5.2 恒电位选择侵蚀装置及操作要点 61

3.5 恒电位选择侵蚀 61

3.5.3 恒电位选择侵蚀的特点与 62

应用 62

4 干涉层法 63

4.1 干涉膜金相组织显示原理 65

4.1.1 均厚膜 65

4.2 形成干涉层的几种方法 66

4.1.2 非均厚膜 66

4.2.1 化学染色法 66

4.2.2 阳极覆膜（电解阳极化） 67

4.2.3 恒电位阳极化及阳极沉积 73

4.2.4 热染 74

4.2.5 真空镀膜（真空气相沉积法） 76

5 高温浮突法 77

6 磁性显示和装饰法 77

6.1 磁性显示法 77

6.2 装饰法 78

第5章光学金相显微镜 78

1 概述 78

2.2.1 透镜 79

2.1 反射镜与棱镜 79

2.2 透镜成像原理 79

2 金相显微镜光学原理 79

2.2.2 透镜成像的规律与公式 80

2.2.3 透镜成像的像差 80

2.3 金相显微镜的放大原理 81

3 金相显微镜的基本结构 82

3.1 物镜 82

3.1.1 物镜的类型 82

3.1.2 物镜的性质 82

3.3.2 光源的种类 84

3.3.1 光源的要求 84

3.2.2 目镜的放大倍数 84

3.2.1 目镜的分类 84

3.2 目镜 84

3.3 光源 84

3.4.2 暗（视）场照明的光路行程 85

3.3.3 光源的使用方法 85

3.4 垂直照明器与光路行程 85

3.4.1 明场照明的光路行程 85

3.6 滤色片 86

3.5 光阑 86

3.5.1 孔径光阑 86

3.5.2 视场光阑 86

3.7 显微镜镜架 87

4 金相显微镜的分类 88

5 偏光、相衬、干涉与显微硬度在金相检验中的应用 88

5.1 偏振光的原理与应用 88

5.1.1 偏振光装置及其调整 88

5.1.2 偏光在金相方面的应用 89

5.2.1 相衬的原理 90

5.2.2 相衬装置与结构 90

5.2 相衬的原理与应用 90

5.3 干涉在金相研究中的应用 91

5.2.3 相衬方法在金相中的应用 91

5.3.1 多光束干涉显微镜 92

5.3.2 干涉在金相中的应用 92

5.4 显微硬度在金相研究中的 92

应用 92

5.4.1 显微硬度测试原理 92

5.4.2 显微硬度测试要点 93

5.5.2 微分干涉衬度的装置 94

5.5 微分干涉衬度（DIC） 94

5.5.1 微分干涉衬度的原理 94

5.5.3 微分干涉衬度图像 95

6.1.1 高温金相技术 96

6.1.2 低温金相技术 96

分析中的应用 96

5.5.4 微分干涉衬度装置在金相 96

6 几种特殊光学金相技术简介 96

6.1 高低温金相技术 96

6.2 紫外线红外线与激光在金相研究中的应用 97

6.2.1 紫外线金相显微镜 97

6.2.2 红外线金相研究 97

6.2.3 激光在金相中的应用 97

6.3 现场金相分析技术 97

6.3.1 现场金相检查仪的结构 97

1 概述 98

7 金相显微镜的维护与保养 98

第6章钢铁材料组织鉴别及评定 98

6.3.2 现场金相分析操作 98

2 结构钢 100

2.1 冷变形钢 101

2.1.1 冷冲压用钢 101

2.1.2 冷拉结构钢 103

2.2 易切削结构钢 104

2.2.1 易切削钢中显微夹杂物的 104

形态特征 104

2.2.2 易切削结构钢的金相检验 105

2.3 低合金钢 106

2.3.1 低碳马氏体钢 106

2.3.2 低碳低合金钢 107

2.4.1 调质钢 109

2.4 中碳合金钢 109

2.4.2 大截面用钢 111

2.5 低合金超高强度钢 112

2.5.1 高强度马氏体钢 112

2.5.2 贝氏体钢 114

2.6 非调质钢 114

2.7 弹簧钢 115

热处理工艺 115

2.7.1 分类、牌号、化学成分及 115

2.7.2 弹簧钢的金相检验 116

2.8 双相钢 117

2.9.1 分类、牌号及主要用途 120

2.9.2 金相组织 120

2.9 铸钢 120

2.9.3 金相检验 122

3 轴承钢 124

3.1 铬轴承钢 127

3.1.1 铬轴承钢热处理工艺 127

3.1.2 金相组织检验 127

3.2 渗碳轴承钢 131

3.3 特殊用途的轴承钢 134

4 工具钢 137

4.1 碳素工具钢 137

4.1.1 牌号、成分及用途 137

4.1.2 金相组织 137

4.1.3 金相检验 139

4.2.1 量、刃具钢 140

4.2 合金工具钢 140

4.2.2 模具钢 142

4.3 高速工具钢 152

4.3.1 牌号、成分及分类 152

4.3.2 金相组织 153

4.3.3 金相俭验 155

5 特殊用途钢及合金 157

5.1 不锈钢 157

5.1.1 分类、牌号及用途 157

5.1.2 热处理及金相组织 157

5.1.3 金相组织检验 160

5.2 耐热钢 162

5.2.1 分类、牌号、成分和用途 162

5.2.2 耐热钢的金相组织 162

5.2.3 耐热钢的金相检验 164

5.3.3 合金中的常见相 165

5.3 高温合金 165

5.3.1 分类、牌号、化学成分和用途 165

5.3.2 热处理 165

5.3.4 高温合金的金相组织及检验 169

5.4 耐磨钢 174

5.4.1 分类和牌号 174

5.4.2 金相组织 174

5.4.3 金相检验 175

6 焊接件的金相检验 176

6.1 焊接接头的形成及其特征 176

区域划分 176

6.2 焊接接头各区域组织分析 177

接头各区组织 177

6.2.1 低碳钢和低合金钢焊接 177

6.2.2 不锈钢焊缝的组织分析 181

6.2.3 异种金属和异种钢焊接 182

接头组织分析 182

7 粉末冶金 183

7.1 铁基粉末冶金 183

7.1.1 铁基粉末冶金材料的分类 183

7.1.2 铁基粉末冶金显微组织 184

7.1.3 铁基粉末冶金式样的制备 185

及检验 185

7.2.2 钢结硬质合金的显微组织 187

7.2.1 钢结硬质合金的分类 187

7.2 钢结硬质合金 187

7.2.3 钢结硬质合金的金相检验 188

7.3.2 显微组织 189

7.3.3 金相检验 189

7.3 硬质合金 189

7.3.1 硬质合金的分类及用途 189

7.3.4 缺陷组织 191

8 铸铁 192

8.1 铸铁的显微组织 192

8.1.1 石墨形态和石墨大小 192

8.1.2 基体组织及显示方法 193

8.2 白口铸铁 193

8.2.1 白口铸铁的分类 193

8.2.2 生产中常用的白口铸铁 193

8.3.1 灰铸铁的牌号 195

8.3.2 灰铸铁的金相组织 195

8.3 灰铸铁 195

8.3.3 灰铸铁金相测试要点 196

8.4 球墨铸铁 197

8.4.1 球墨铸铁的牌号 197

8.4.2 球墨铸铁的金相组织 198

8.4.3 球墨铸铁金相测试要点 199

8.5 蠕墨铸铁 199

8.5.1 蠕墨铸铁的牌号 200

8.5.2 蠕墨铸铁的金相组织 200

8.5.3 蠕墨铸铁的金相测试要点 200

8.6 可锻铸铁 201

8.6.1 可锻铸铁的牌号 201

8.6.2 可锻铸铁的金相组织 201

8.7 特殊性能铸铁 202

8.6.3 可锻铸铁金相检验 202

8.7.1 耐磨铸铁 202

8.7.2 耐热铸铁 203

第7章常用非铁金属材料的组织 204

鉴别及评定 204

1 概述 204

2 铜及其合金 204

2.1 铜及其合金的分类及牌号 204

2.2 铜合金中的相及其特征 207

2.2.1 a固溶体 207

2.2.2 游离的纯组元相 210

2.2.3 金属间化合物 210

2.3 紫铜 210

2.3.1 紫铜的组织 210

2.4.2 特殊黄铜组织 211

2.4 黄铜 211

2.4.1 普通黄铜组织及鉴别 211

2.3.2 紫铜杂质的影响及金相检验 211

2.4.3 黄铜的金相检验 212

2.5 青铜 214

2.5.1 锡青铜组织特征 214

2.5.2 铝青铜的组织特征 214

2.5.3 铍青铜的组织特征 215

2.6 白铜 216

2.6.1 普通白铜的组织 216

2.6.2 特殊白铜的组织 216

2.7 铜合金常见缺陷及检查 216

2.8.2 组织显示 217

2.8.1 试样制备 217

方法 217

2.8 铜及铜合金显微组织检查 217

3 铝及铝合金 220

3.1 金相试样的制备 221

3.2 铝及铝合金的分类、成分 223

及牌号 223

3.3 铝合金中的相及其特征 224

3.5 铸造铝合金 228

3.4 纯铝 228

3.6 变形铝合金 231

3.6.1 防锈铝合金 232

3.6.2 锻造铝合金 232

3.7 铝合金中常见缺陷 232

4 轴瓦合金 232

4.1 轴瓦合金分类、牌号及用途 232

4.2 轴瓦合金的金相检验 238

4.2.1 金相试样的制备 238

4.2.2 金相组织的显示 240

43 锡基和铅基巴氏合金 240

4.3.1 锡基巴氏合金 240

4.4.1 铸造铜铅合金 241

4.4 铜基合金 241

4.3.2 铅基巴氏合金 241

4.4.2 铸造铅青铜和锡青铜 242

4.4.3 烧结铜基轴瓦合金 243

4.4.4 铜铅合金轴瓦表面电镀层 243

4.4.5 金相组织检验标准 244

4.5 铝基合金 244

4.5.1 铝锡合金 244

4.5.2 铝锑镁合金 244

4.5.3 铝硅合金 245

4.6 其他轴瓦合金 245

5 其他非铁金属 245

5.1 钛及其合金 245

5.1.1 钛及其合金的分类和牌号 245

5.1.2 钛及其合金的金相组织 245

5.1.3 钛及其合金的金相检验 248

5.2.2 金相组织与检验 251

5.2 铅及其合金 251

5.2.1 铅及其合金的牌号、成分 251

和用途 251

5.3 锌及锌合金 254

5.3.1 锌及其合金的牌号、成分 254

和用途 254

5.3.2 金相组织与检验 255

1.2.1 取样 259

1.2.4 试样的侵蚀 259

1.2.2 试样的镶嵌与夹持方法 259

1.2.3 试样的磨抛 259

1.2 金相试样的制备 259

1.1 材料的表面处理 259

1 概述 259

及评定 259

第8章材料表面处理后组织鉴别 259

2 钢的渗碳层 260

2.1 渗碳层平衡状态组织 260

2.2 渗碳淬火、回火后组织 260

2.3 渗碳层深度的测定 261

2.4 渗碳零件的有关金相标准 261

3 钢的碳氮共渗层 262

3.1 碳氮共渗后缓冷的组织 262

3.2 碳氮共渗层淬火回火后 262

表层组织 262

心部组织 263

4 钢的渗氮层 263

3.5 薄硬化层有效深度测量方法 263

3.4 碳氮共渗深度的测定 263

3.3 碳氮共渗淬火回火后的 263

测定 264

4.1 气体渗氮层组织 264

4.2 低温氮碳共渗（软氮化） 264

4.3 渗氮层组织的评定和深度 264

5 钢的渗硼层 265

5.1 渗硼显微组织 266

5.2 FeB与Fe2B的区别 266

5.3 渗硼层深度的测定 266

6 钢的渗金属 266

6.1 渗金属的一般工艺 266

6.2 渗金属层的组成 267

6.3 渗金属层的金相检验 269

7 表面热处理层 270

7.1 感应加热表面淬火 270

7.2 激光加热表面淬火 273

7.3 火焰加热表面淬火 275

8 电镀层 277

8.2 电镀层的宏观检测 277

8.1 电镀层分类 277

8.3 电镀层光学显微镜检测 278

9 热喷涂层 279

9.1 热喷涂的分类及用途 279

9.2 热喷涂层的金相组织 284

9.3 热喷涂层的金相俭验 285

第9章金属晶粒度的鉴别与评定 286

1 概述 286

2 晶粒的显示 287

2.1 试样的制取 287

2.2 晶粒的示方法 287

1.3 基本定义和符号 287

1.2 评定原则 287

1.1 晶粒度测量方法适用范围 287

2.2.1 铁素体钢奥氏体体晶粒度显示 288

2.2.2 晶粒度的显示 289

3.1 比较法 290

3.2 面积法 290

3.3 截点法 292

3.4 测定晶粒度的有关标准 295

4 晶粒度测定的表示方法 295

5 晶粒度测定结果的置信度 295

和长大 297

3.2 夹杂物长大 297

3.1 夹杂物成核过程 297

2 钢中非金属夹杂物的分类 297

3 钢中非金属夹杂物的生成 297

1 概述 297

第10章夹杂物的金相鉴定 297

4 钢中非金属夹杂物鉴定 298

4.1 金相观察 298

4.1.1 金相法鉴定夹杂物的优 298

缺点 298

4.1.2 夹杂物的光学性质 298

4.1.3 夹杂物的化学性质 299

标准 299

3 晶粒度的测定方法和评定 299

5 夹杂物的评级 300

5.1 试样的选取与制备 300

方法 301

5.2 非金属夹杂物的显微评定 301

6 钢中夹杂物形态 302

5.3 结果表示 302

6.1 氧化夹杂物形态 302

6.1.1 Fe-O系夹杂物 302

6.1.2 Fe-Mn-O系夹杂物 303

6.1.3 Fe-Si-O系夹杂物 303

6.1.4 Fe-Al-O系夹杂物 303

6.1.5 Fe-Cr-O 系夹杂物 303

夹杂物 304

6.2.2 Fe-Al-S和Fe-V-S系 304

6.2.1 Fe-Mn-S系夹杂物 304

6.2 硫化夹杂物形态 304

夹杂物 304

6.1.7 Fe-Nb-O和Fe-Zr-O系 304

夹杂物 304

6.1.6 Fe-V-O和Fe-Ti-O系 304

6.2.3 Fe-Nb-S和Fe-Cr-S系 305

夹杂物 305

6.2.4 Fe-Zr-S和Fe-Ti-S系 305

夹杂物 305

夹杂物 306

6.3.4 Fe-V-N和Fe-Nb-N系 306

6.4 稀土夹杂物形态 306

6.2.5 Fe-Mo-S系夹杂物 306

6.3.3 Fe-B-N系夹杂物 306

6.3.2 Fe-Zr-N系夹杂物 306

6.3.1 Fe-Ti-N系夹杂物 306

6.3 氮化物夹杂形态 306

6.4.1 Fe-Ce-O系夹杂物 307

6.4.2 Fe-La-O系夹杂物 307

6.4.3 Fe-mm-O系夹杂物 307

6.4.4 Fe-mm-S系夹杂物 307

6.4.5 Fe-mm-Si-O系夹杂物 307

7 夹杂物的类型和特性 307

综合鉴定 330

8.1 沸腾钢中夹杂物的综合鉴定 330

8 夹杂物综合鉴定实例 330

8.2 GCr15钢中点状夹杂物的 330

第11章金相摄影及暗室技术 331

1 概述 331

2 金相摄影技术 331

2.1 宏观摄影 331

2.2 显微摄影 331

3 感光材料 332

3.1 感光材料的基本构造 332

4 暗室技术 333

4.1 显影 333

3.2 感光片的主要感光性能 333

4.2 定影 334

4.3 水洗 335

4.4 晾干和上光 335

4.5 印相 335

5.2 彩色片的分类 336

4.6 放大 336

5.1 彩色摄影原理 336

5 彩色金相摄影 336

4.7 暗室注意事项 336

5.3 彩色片的特点 337

5.4 彩色片的存放 337

5.5 彩色金相摄影方法 337

5.6 彩色片的冲洗药品 337

5.7 彩色冲洗药液的配制 338

5.8 彩色片的冲洗要求 338

5.9 彩色片的冲洗方法和配方 339

5.10 彩色照片的印放 341

5.11 彩色照片的印放设备 341

1 概述 341

第12章定量金相 341

2.2 定量金相基本关系式 342

2 定量金相基本符号和基本 342

关系式 342

2.1 定量金相基本符号 342

3 定量测量方法 343

3.1 标准图片比较法 343

3.2 人工定量计数测量 343

3.3 自动图像分析仪测量 345

4 定量测量方法应用 346

4.1 定量测量的基本事项 346

4.2 人工定量计数测量实例 347

4.3 自动图像分析仪的应用 348

参考文献 348

第3篇X射线衍射与散射分析 353

第1章概论 353

1 概述 353

2 X射线衍射技术的发展过程 353

3X射线源的发展 354

5 X射线衍射方法简介 355

X射线探测器的发展概况 355

6 X射线衍射技术的应用前景 356

7 中子衍射技术简介 356

8 X射线衍射结果数据处理 357

第2章晶体学基础 357

1 概述 357

2 晶体结构与空间点阵 357

2.1 点阵阵点与结构基元的概念 357

2.2 布拉菲点阵（布拉菲胞） 358

2.3 常见的晶体结构 359

2.4 晶面和晶向指数 360

2.5 晶面间距、晶面夹角和晶带 361

2.5.1 晶面间距的计算公式 361

3.1 宏观对称变换 362

2.5.2 晶面夹角的计算公式 362

2.5.3 晶带 362

3 晶体对称性的基本描述 362

3.2 微观对称变换 363

3.3 点群（晶体对称类型） 364

4 倒易点阵 364

4.1 倒易点阵简介 364

5.1.1 晶体球面投影 365

5.1.2 极射赤面投影 365

5.1 极射赤面投影 365

5 晶体投影 365

几何性质 365

4.2 倒易矢量与倒易点阵的 365

5.2 标准网 366

1 概述 367

1.1 X射线的性质 367

1.1.1 X 射线的波动性 367

1.1.2 X射线的粒子性 367

第3章X射线物理学基础 367

1.2 X 射线谱 368

1.2.1 连续X射线谱 368

1.2.2 实验规律 368

1.2.3 辐射强度与效率 368

1.2.4 特征（标识）X射线谱 368

1.2.5 莫塞莱定律 369

2.1 X射线的散射 370

2 X射线与物质的相互作用 370

2.1.1 相干散射 370

2.2.2 俄歇效应 371

2.1.2 非相干散射 371

2.2 X射线的吸收 371

2.2.1 光电效应 371

2.4 X射线的折射 372

2.3 X射线的衰减规律 372

2.3.1 线衰减（吸收）系数 372

2.3.2 质量吸收系数 372

1 概述 373

2 衍射方向 373

2.1 布喇格定律 373

2.1.1 布喇格方程的导出 373

第4章X射线衍射原理 373

2.1.2 布喇格方程的讨论 374

2.1.3 布喇格方程与晶体结构及衍射方向关系 374

2.2.2 厄瓦尔德图解 375

2.2.1 衍射矢量及衍射矢量方程 375

图解 375

2.2 衍射矢量方程和厄瓦尔德 375

3.1 一个电子对X射线的散射 376

3.2 一个原子对X射线的散射 376

3 衍射强度 376

3.3 晶胞对X射线的散射 377

3.3.1 简单点阵 378

3.3.2 底心点阵 378

3.3.3 点心点阵 378

3.3.4 面心点阵 379

3.3.5 金刚石型结构 379

3.3.6 密堆六方结构 379

3.4 一个小晶体对X射线的 380

散射 380

3.3.7 AuCu2有序固溶体 380

3.5 粉末多晶体衍射的积分强度 382

3.6 消光效应对衍射强度的影响 385

1.1 一般用途 386

1.1.1 多晶试样的结构分析 386

1.1.2 单晶试样的结构分析 386

1 概述 386

第5章X射线分析仪器设备 386

局限性 387

1.4 其他相关技术的功能 387

2 X射线的产生和探测 387

2.1 X射线的产生 387

1.2.1 衍射仪法 387

1.2 试样要求 387

1.3 X射线衍射分析的特点与 387

1.1.3 非晶、液体及胶体试样分析 387

1.2.2 照相方法 387

1.2.3 劳厄照相法 387

2.2 X射线的探测 388

2.2.1 荧光屏 388

2.2.2 照相 388

2.2.3 比计数管 388

2.2.5 位敏计数器 388

2.2.4 闪烁计数管 388

2.2.6 固体探测器 389

3 滤波片及单色器的选择 389

3.1 吸收限和滤波片 389

3.2 晶体单色器 390

3.3 多晶聚焦衍射仪设计与工作原理 391

3.4.2 测角仪工作条件的选择 392

3.4.1 衍射仪的调整 392

3.4 多晶聚焦衍射仪调整与使用 392

3.4.3 计数记录条件的选择 393

4 衍射仪法与照相法的比较 394

5 发展趋势 394

5.1 新的测试方法 394

5.2 应用软件的开发 395

5.3 同步辐射源的利用 395

6 X射线分析仪器操作维护 395

注意事项 395

7 使用中的安全防护 396

第6章合金相及其结构分析 396

1 概述 396

2.2 PDF卡及其索引 397

2.2.1 PDF卡 397

鉴定） 397

2.1 基本特点与原理 397

2 合金相的定性分析（物相 397

2.2.2 PDF索引 398

2.3 定性相分析方法 398

2.4 物相自动检索 399

2.5 物相鉴定的注意事项 399

3 合金相的定量分析 400

3.1 基本原理 400

3.2 分析方法 400

3.3 注意事项 402

4 点阵参数测定 402

4.2 衍射仪法 403

4.3 外推函数和最小二乘方法 403

4.1 德拜－谢乐照相法 403

4.4 实验注意事项与数据处理 404

4.5.3 钢的淬火与回火分析 405

4.5.2 相图的测定 405

4.5 实际应用 405

4.5.1 固溶体的X射线分析 405

5 多晶体晶体结构分析 406

5.1 试样制备和衍射数据采集 406

5.2 衍射线的指标化 406

5.3 计算点阵常数 406

4.5.4 残余应力测定 406

5.4 分析和研究空间群 407

5.5 晶体结构模型和原子参数 407

测定 407

第7章金属材料残余应力的X射线 407

测定 407

1 概述 407

1.1 方法概述 407

1.2 一般用途 407

2.1 基本原理 408

计算公式 408

2.2 应力计算公式 408

1.4 试样要求 408

2 X射线应力测定原理及 408

1.7 主要相关技术的特点 408

1.6 局限性 408

1.5 优点 408

1.3 应用实例 408

2.3 表面应力状态的确定 410

3 应力测定的X射线衍射 410

方法 410

3.1 衍射仪法 410

3.1.1 固定ψ0和固定ψ法 410

行光束法 411

测量 411

3.1.3 平行光束光路系统——平 411

3.1.2 聚焦光路系统——聚焦法 411

5 测量步骤和参数选择 412

5.1 试样表面处理 412

3.2 照相法 412

4 X射线应力测定设备 412

5.2 试样位置设置 413

5.3 光阑选择 413

5.4 特征X射线波长及衍射 413

晶面选择 413

5.5 ψ角的选择 414

5.7 定峰方法 415

5.6 背底拟合和强度校正 415

5.8.1 连续扫描测量中的参数选择 416

5.8 选择测试参数 416

5.8.2 定时计数测量中的参数选择 417

6 X射线应力常数的物理意 417

义及其标定方法 417

8.1 侧倾法测量 418

8 特殊测量方法 418

测定中的应用 418

7 电子计算机在X射线应力 418

8.2 粗晶材料的测量 419

第8章金属织构的X射线分析 420

1 概述 420

2 极图的应用 420

2.1 表示方法 420

2.2 织构分析 421

2.3 测绘方法 422

2.3.1 透射法 422

2.3.2 反射法 424

2.3.3 完整极图的测建 425

3 反极图 425

3.1 表示和分析方法 425

3.2 测绘方法 426

4.1.3 晶粒取向分布图的分析 427

4 晶粒取向分布函数应用实例 427

4.1.1 晶粒取向 427

4.1 表示和分析方法 427

4.1.2 晶粒取向分布图和取向密度 427

4.2 取向密度ω（θ,ψ,？）测求——级数展开法 429

4.2.1 ω（θ,ψ,？）级数与qj（χ,η）级数的关系 429

4.2.2 对称的制约 429

4.2.3 立方系和六方系材料ω(θ,ψ,？)的具体形式 431

4.2.4 简化ODF的计算程序 431

4.3 关于完整ODF 432

第9章X射线衍射线形分析 433

1 概述 433

2 不完整晶体X射线衍射线 434

形分析方法 434

2.1 多晶体X射线衍射线精炼 434

2.2.1 近似函数选择 435

2.2 单线近似函数法 435

分离与解卷积 440

2.2.3 亚晶块尺寸和微观应变参 440

量计算 440

2.2.2 近似函数拟合进行重叠峰 440

2.3 双线傅氏分析法 441

2.4 单线傅氏分析法 444

2.5 线形分析中的方差法 445

2.6 真正亚晶块大小及块内 445

层错分析 445

2.6.1 主要计算公式 445

2.6.2 fec结构中层错分析方法 447

3 X射线衍射线形分析的 448

一般用途 448

试样要求 448

4 X射线衍射线形分析对 448

硬化与位错组态的X射线 449

衍射线形分析 449

5 X射线衍射线形分析应用 449

5.1 X射线衍射线形分析在合金材料力学性能预测上的应用 449

实例 449

5.2 a-黄铜在单轴拉伸中加工 449

6.1 各种X射线衍射线形分析 450

方法实质与区别 450

5.3 形变奥氏体不锈钢的堆垛层错X射线衍射线形线位分析 450

优点及局限性 450

6 X射线衍射线形分析方法的 450

2 实验技术 452

2.1 中子衍射 452

1 概述 452

第10章多晶化合物的结构测定 452

方法共同注意事项 452

6.2 各种X射线衍射线形分析 452

2.1.2 固定散射角连续波长的 453

中子衍射 453

2.1.1 固定波长的中子粉末衍射 453

2.2 X射线衍射 454

2.2.1 固定波长的X射线衍射 454

2.2.2 固定衍射角连续X射线 455

衍射 455

2.3 对试样要求及强度数据校正 455

3 试用结构模型的提出 455

消光 456

3.2.1 带心点阵单位引起的系统 456

3.2 空间群的测定 456

3.1 粉末衍射图的指标化 456

3.2.2 滑移面引起的系统消光 457

3.2.3 螺旋轴引起的系统消光 457

3.3 试用结构模型的选择 458

4.1 基本原理 458

4 Rietveld图形拟合修正 458

4.1.1 峰形函数 459

4.1.2 不对称函数 459

4.1.3 峰宽函数 459

4.1.4 择尤取向的校正 460

4.2 电子密度函数计算 460

4.2.1 电子密度函数 460

4.2.2 差值电子密度 461

4.3 图形拟合 461

5 多晶体的从头结构测定 461

5.1 分子结构设计 462

6 结构分析实例 462

结构 462

5.2 将分子结构转换为晶体 462

第11章高聚物的X射线衍射与 464

散射分析 464

1 概述 464

1.1 固体高聚物的结构形态 464

1.2 高聚物晶格畸变 465

1.3 X射线衍射与高聚物结构 466

的研究 466

2 基本实验装置与实验方法 467

2.1 高聚物的X射线衍射照像 467

2.2 广角衍射仪和小角衍射仪 468

2.3 试样制备及强度校正 469

3.1 纤维图的指标化和晶胞 471

3 高聚物晶体结构测定 471

参数测定 471

研究中的应用 473

3.2 模型法在高聚物晶体结构 473

3.3 聚对苯二甲酸乙二醇酯晶体结构的测定 474

4.1 结晶度的测定 475

4 高聚物超分子结构测定 475

4.2 取向高聚物中的晶区取向 478

与非晶区取向 478

4.3 半晶聚醚醚酮在单轴拉伸形变过程中其结晶度测定的应用实例 480

4.4 半晶聚乙烯在单轴拉伸过程中其晶区尺寸及晶格畸变的测定应用实例 481

5 小角度X射线散射（SAXS） 482

分析 482

5.1 SAXS基本原理 482

5.2 Guinier公式及其应用 483

5.3 两点图、四点图及长周期 484

5.4 单轴拉伸超高分子量聚乙烯的小角X射线散射应用实例 484

参考文献 485

1 概述 491

2 电子显微镜的发展过程 491

3 像的形成和分辨率 491

第4篇 透射电子显微分析 491

第1章概论 491

4 电子显微镜在材料测试中 492

的应用 492

第2章透射电子显微镜的原理 493

和构造 493

1 概述 493

1.1 光学显微镜的分辨率和 493

理论极限 493

2 电磁透镜及其特性 494

1.2 电子的波动性及波长 494

2.1 电子在磁场中运动 494

2.3.1 电磁透镜的理想成像 495

2.2 电子显微镜中的电磁透镜 495

2.2.2 电磁透镜的成像公式 495

2.2.1 短磁透镜的会聚特性 495

2.3 电磁透镜的光学特性 495

2.3.2 电磁透镜的缺陷 496

2.3.3 电子显微镜的分辨率 497

2.3.4 场深和焦深 497

3 透射电子显微镜的总体构造 498

3.1 镜筒 498

3.1.1 照明系统 498

3.1.2 成像系统 500

3.3 电子线路系统 501

3.2 真空系统 501

3.1.3 样品室 501

4 电子显微镜的维护和保养 502

4.2 电子显微镜的日常维护 502

和保养 502

4.1 实验室环境条件的保证 502

5 一般常见故障的判断及排除 504

5.1 真空系统故障 504

5.2 调像故障 504

第3章透射电子显微镜的样品 505

制备技术 505

1 概述 505

2 表面形貌复型及投影技术 505

2.1 一次复型法 505

2.1.1 塑料一次复型 505

2.2 二次复型 506

2.1.2 碳一次复型 506

缺点比较 507

2.3 投影技术 507

2.2.2 一次复型和二次复型优 507

2.2.1 二次复型的制备步骤 507

3 萃取复型 508

3.1 碳萃取复型 508

3.2 干剥萃取法 509

4 支持膜和粉末样品制备 509

4.1 支持膜制备方法 509

4.1.1 塑料支持膜 509

4.1.2 塑料－碳复合支持膜 509

4.1.3 碳支持膜 509

4.2 粉末样品制备 509

4.2.1 撒布法 509

5.2.1 直接制取法 510

5.2 金属薄膜样品制备方法 510

5.1 透射电镜观察用的金属 510

薄膜样品要求 510

5 金属薄膜样品制备 510

4.2.2 包埋法 510

5.2.2 由大块样品上制备薄膜 513

第4章电子衍射 524

1 概述 524

2 电子显微镜中电子衍射 524

2.1 电子衍射特点 524

2.2 仪器常数 525

2.3 选区衍射 526

2.3.1 选区方法 526

2.3.2 光阑选区衍射的准确性 526

关系 527

3 电子衍射图标定的基础 527

2.4 磁转角校正 527

3.1 倒易空间与正空间的对应 527

变换矩阵 528

3.2.1 指数变换矩阵 528

3.2 倒易点阵与正点阵间指数 528

3.2.2 晶体学计算公式 531

3.3 系统消光和二次衍射 531

3.3.1 消光规律 531

3.3.2 二次衍射 533

3.4 等价晶面族和等价晶向族 534

3.5 倒易平面绘制 534

3.6 电子衍射图的对称性 541

3.7 实验方法 542

4.1.1 查表标定法 543

示定 543

4.1 已知晶体点阵电子衍射图 543

4 单晶电子衍射图标定 543

4.1.2 计算机标定法 544

4.2 未知晶体点阵电子衍射图 545

标定 545

4.3 晶体点阵完全未知电子 545

衍射图标定 545

5 多晶电子衍射图标定 545

5.1 d值比较法 545

5.2 R2比值规律对比法 546

5.2.1 各晶系R2值递增规律 546

5.2.2 标定步骤 546

6.2 已知取向关系的变换矩阵 547

5.3 校正仪器常数 547

6.1 取向关系的表示方法 547

6 取向关系电子衍射图标定 547

6.3 取向关系电子衍射图标定 548

步骤 548

7.1 方系的旋转孪晶变换矩阵 550

7 孪晶电子衍射图标定 550

矩阵 551

7.2 非立方系的旋转孪晶变换 551

7.3 常用旋转孪晶变换矩阵 552

7.4 孪晶电子衍射图标定步骤 554

8 菊池线电子衍射图标定 555

8.1 形成原理 555

8.2 指数标定 557

8.2.1 指数标定步骤 557

8.2.2 标准菊池图对照法 558

8.3 入射束精确取向测定 558

8.4 应用 559

9 迹线分析 559

9.1 线状特征结构方向指数测定 559

9.2 平面状结构面指数测定 560

10 会聚束电子衍射 561

10.1 CBED图 561

10.2 衍射盘中的K-M条纹 563

10.3 衍射盘中的HOLZ线 564

10.5 点群和空间群测定 565

10.4 消光黑带（G-M线） 565

11 微衍射 569

11.1 固定束微衍射 570

11.2 回摆束微衍射 570

11.3 三种微衍射法与选区衍射 570

法比较 570

11.4 微衍射应用 570

第5章复型图像的分析及应用 571

1 概述 571

1.1 电子的散射 571

2.1 复型图像浮雕的判定 572

2 复型电子显微图像分析 572

1.2 质厚衬度原理 572

2.2 样品表面浮雕的测定 573

2.3 复型像中的假像识别 573

3 钢中常见组织的复型图像 574

4 萃取复型技术的应用 575

5 断口复型图像 576

5.1 断口复型的制备 577

5.2 常见断口的图像形态 577

第6章衍射图像分析及应用 580

1 概述 580

1.1 衍衬成像方法 580

1.2 衍衬理论概要 581

2 衍衬图像的基本特征 583

2.1 等厚条纹和等倾条纹 583

2.2 晶界和相界的衬度 584

2.3 堆垛层错和其他内界面 585

的衬度 585

2.4 应错的观察与分析 587

2.4.1 位错衬度的一般特点 588

2.4.2 位错衬度不可见性判据 589

和伯氏矢量的测定 589

2.4.3 位错像衬度的重要特征 591

2.4.4 偏位错、超位错和超偏位错 591

2.4.5 位错的弱束暗场像 592

2.5 第二相的衬度 593

2.5.1 基体应变场衬度 593

2.5.2 沉淀相衬度 595

2.5.3 界面衬度和水纹衬度 595

2.1 振幅衬度和位相衬度 596

第7章高分辨和分析电子显徽学 596

2 高分辨电子显微术 596

1 概述 596

2.2 高分辨电子显微像的实验 597

程序 597

3 分析电子显微术 598

3.1 分析电子显微镜的特点 598

3.2 电子受物质的散射 598

3.3 薄样品X射线能谱微分析 599

3.3.1 薄样品分析原理 599

3.4.1 电子能量损失谱仪 600

3.3.2 薄样品的厚度要求和空间 600

3.4 电子能量损失谱 600

3.3.3 轻元素分析 600

分辨率 600

3.4.2 电子能量损失谱图 601

参考文献 602

激发出的信息 607

第5篇扫描电镜与电子探针分析 607

2 入射电子束在固体试样中 607

1 概述 607

第1章概论 607

2.1 背散射电子 608

2.2 二次电子 608

2.3 吸收电子 608

2.4 特征X射线 608

2.5 透射电子 609

2.6 俄歇电子 609

2.7 阴极荧光 609

2.8 电子感生电导 609

3 各种信息的应用 609

2.1 扫描电镜结构原理 610

1 概述 610

第2章扫描电子显微分析技术 610

2 扫描电镜的结构 610

2.2.1 二次电子检测器 611

2.2.2 背散射电子检测器 611

2.2.3 吸收电流检测 611

2.2 各信息检测器的工作原理 611

2.2.4 阴极发光成像 612

2.3 电子光源——电子枪 612

2.3.1 钨丝电子枪 612

2.3.2 LaB6电子枪 613

2.3.3 场致发射电子枪 613

2.4 透镜系统 614

2.6.1 电子枪对真空的要求 615

2.6.2 真空系统示意图 615

2.5.3 成像显示 615

2.6 扫描电镜的真空系统 615

2.5.2 衬度控制 615

2.5.1 扫描控制系统 615

2.5 信号处理与成像显示 615

3 扫描电镜的成像 617

3.1 二次电子像与背散射电子像 617

3.1.1 二次电子和背散射电子的 617

发射 617

3.1.2 二次电子像与背散射电子像 618

3.2 其它扫描电子像 618

4 次电子像的质量控制 619

4.1 构成图像质量的因素 619

4.2.2 电子束直径、束流与像质量的关系 620

4.2.1 加速电压 620

影响 620

4.2 电子束参数对图像质量的 620

4.3 试样状态对像质量的影响 621

对图像质量的影响 621

4.4 在扫描电镜中的工作条件 621

4.5 电子束对试样的危害 622

4.6 外部干扰对像质量的影响 623

4.8 扫描像的疵病及其形成 623

的可能原因 623

5 式样的制备 623

5.1 对试样表面性质的要求 623

4.7 仪器工作状态引起的像 623

质量问题 623

5.2 金属断口试样的制备 624

5.3 金相试样的制备 624

5.4 非金属试样的制备 625

5.5 粉末试样的制备 625

6 操作程序 625

6.1 最佳观察条件的调整 625

6.2 二次电子图像观察 626

的操作 627

6.3 扫描电镜其他功能和图像 627

7.1 金属材料研究中的应用 629

7.1.1 断口观察及失效分析 629

7.1.2 金属及合金的组织鉴定 629

7 扫描电镜的应用 629

7.2 非金属材料研究中的应用 632

7.2.1 纤维外貌及断裂观察 633

7.2.2 聚合物外貌及断裂观察 634

7.2.3 复合材料断裂及形貌观察 634

7.2.4 陶瓷材料的研究 635

1 概述 636

2.1.1 电子探针分析原理 636

2 电子探针分析原理及构造 636

2.1 电子探针分析原理及其特点 636

分析技术 636

第3章电子探针X射线微区成分 636

2.2 电子探针的基本构造 637

2.1.2 电子探针分析特点 637

2.2.1 电子光学系统 638

2.2.2 X射线谱仪 638

2.2.3 试样室 640

2.2.4 扫描显示系统 641

2.2.5 电子计算机与自动控制系统 641

2.2.6 真空系统 641

3 标样及试样的制备 641

3.1 标样的制备与检验 641

3.2 试样制备 642

4 电子探针分析 643

4.1 定性分析 643

4.2.1 加速电压的选择 644

4.2.2 入射电流与计数时间 644

4.2 定量分析 644

4.2.3 背底扣除 645

4.2.4 计数管死时间校正 645

4.2.5 分析位置的确定 645

4.2.6 谱线及分光晶体选择 645

4.3 修正计算方法 646

4.3.1 ZAF方法 646

4.3.2 Bence-Albee方法 646

5.3 超轻元素定量分析 673

5.2 超轻元素测量 673

5.1 超轻元素分析的特殊性 673

5 超轻元素分析 673

6 电子背散射衍射附件 674

6.1 电子背散射衍射的基础 674

6.2 电子背散射衍射系统的构成 674

7.3 夹杂物及第二相的测定 675

7 应用 675

7.2 扩散 675

7.1 相图的制作 675

7.4 EBSD的应用 676

第4章EPMA-SEM的图像分析与 676

图像处理 676

1 概述 676

2 图像分析的原理及分析方法 677

3 图像处理 679

3.1 帧平均 679

3.2 直方图处理 679

3.3 卷积滤波 680

参考文献 680

第1章概论 685

1 概述 685

第6篇表面分析 685

2 表面分析技术 686

3 表面分析方法的基本原理 687

及分类 687

4 表面灵敏性 688

5 基本仪器设置 689

6 应用 690

1.2 用途 691

第2章俄歇电子能谱术 691

1 概述 691

1.1 特点 691

2.1.1 光谱学能级符号 692

2.1.2 X射线学能级符号 692

1.4 相关技术能力 692

2.1 原子能级符号 692

2 基本原理 692

1.5 简史 692

1.3 局限性 692

2.2 俄歇效应 693

2.2.1 俄歇跃迁术语 693

2.2.2 j-j耦合 694

2.2.3 L-S（Russell-Saunders） 694

耦合 694

2.2.4 中间（混合）耦合 694

2.3 俄歇电子的能量 695

2.4 俄歇电流及其影响因素 696

2.4.1 电离截面 697

2.4.2 俄歇跃迁几率 698

2.4.3 平均自由程和平均逸出深度 698

2.4.4 背散射因子 699

3 仪器 700

3.1 超高真空 700

3.2 激发源 700

3.2.1 电子源 700

3.2.2 电子枪的配置方法 701

3.2.3 电子枪的性能指标 701

3.2.4 电子束效应 701

3.3 电子能量分析器 702

3.3.1 筒镜分析器 702

3.3.2 半球型分析器 702

3.4 锁相放大器 703

3.3.3 预减速透镜 703

4 俄歇电子谱的测量 704

4.1 二次电子能量分布曲线 704

4.2.1 能量微分原理 704

4.2 微分谱 704

5.1 定性分析 705

4.2.2 微分谱测量装置 705

5 俄歇电子谱术的应用 705

4.3 直接谱 705

4.2.3 影响微分谱测量的因素 705

5.2 定量分析 706

5.4 扫描俄歇显微术 707

5.3 化学效应 707

5.5 深度剖析 708

5.5.1 原理和方法 708

5.5.2 深度剖析的定标 709

5.5.3 离子束效应 710

5.5.4 深度剖析的分辨率 711

5.6 俄歇电子谱仪的功能扩展 711

5.7 样品处理 712

5.8 应用 712

第3章X射线光电子谱术 717

1 概述 717

1.1 一般用途 717

1.2 应用范围 717

2 基本原理 718

1.4 局限性 718

1.6 相关技术的能力 718

1.5 分析用时估算 718

1.3 样品 718

3 表面灵敏度 719

4 X射线光电子能谱仪 720

4.1 X射线源 720

4.2 电子能量分析器 721

4.3 检测器 722

4.4 超高真空系统 723

5 操作要点 723

5.1 装样 723

7.3 半定量分析 723

5.2 清洁样品表面 724

5.3 录谱时分辨率和灵敏度的 724

5.4 谱图校准 724

选取 724

6 谱图分析 725

6.1 光电子峰 725

6.3 自旋－轨道分裂峰 725

6.2 俄歇峰 725

6.5 多重分裂峰 726

6.6 特征能量损失峰 726

6.4 携上伴峰 726

6.7 X射线伴峰和鬼峰 727

6.8 曲线拟合 727

7 光电子能谱的测试方法 728

7.1 元素定性 728

7.2 化学价态和化学结构的鉴定 728

7.4 深度分布和厚度测量 730

8.1 锡－铅表面的偏析规律 731

7.5 理论研究 731

8 应用举例 731

8.2 MoO3/γ-A12O3、MoO3/TiO2和MoO3/SiO2的还原性质及表面状态分析 732

第4章二次离子质谱术 734

1 概述 734

2 离子与表面相互作用 734

2.1 基本概念 734

2.2 离子在靶中的能量损失 735

2.3 晶格效应 735

2.4 离子溅射的基本规律 736

3 二次离子发射的基本规律 737

2.5 溅射速率 737

3.1 发射离子的类型 738

3.2 二次离子产额 738

4 SIMS分析模式和基本 742

3.3 二次离子的能量分布、角分布和晶格效应 742

4.1 SIMS分析模式概述 742

关系式 742

4.1.2 静态SIMS 743

4.2 SIMS基本关系式 743

4.1.1 动态SIMS 743

4.3 SIMS谱仪的基本要求 744

5 二次离子谱仪 744

5.1 离子枪系统 745

5.2 二次离子分析系统 746

5.3 几种典型的SIMS仪器 746

5.3.1 离子探针 746

6.1 痕量杂质的分析 747

（简称DIMA） 747

5.3.3 飞行时间二次离子质谱计 747

6 SIMS的分析方法和应用 747

（简称TOF-SIMS） 747

5.3.2 直接成像质量分析器 747

6.2 SIMS的定量分析 748

6.2.1 均匀掺杂标样法 748

6.2.2 离子注入标样法 749

6.3 深度剖面成分分析 749

6.4 面分布成分分析 750

6.5 绝缘样品的分析及“中和”问题 750

7 二次离子质谱术的发展 751

1 概述 752

1.1 低能电子衍射实验条件 752

第5章低能电子衍射 752

1.2 低能电子衍射的数据 753

2 低能电子衍射技术基础 753

2.1 低能电子衍射的图像 753

2.2 低能电子衍射的强度 755

2.3 有序表面结构 756

2.4 无序结构 756

2.5 温度效应 758

2.6 可靠性因子 758

2.7 结构测定的准确度和精度 759

3 应用 760

3.1 清洁的非重构表面 760

3.2 重构表面 761

3.3 吸附原子层和分子层 762

3.4 二维有序－无序相变 762

3.5 吸附岛的研究 763

4 展望 763

4.1 实验技术的进展 763

第6章原子探针－场离子显微镜 764

1 概述 764

1.1 场离化 764

4.2 理论进展 764

1.2 场吸附 766

1.3 场蒸发 766

1.4 飞行时间质谱 768

2 基本性能 768

2.1 放大率 768

2.2 显微分辨率 769

3 原子探针的基本结构、类型和操作要点 769

2.3 质谱分辨率 769

3.1 基本结构 769

3.2 原子探针的主要类型 770

3.2.1 能量补偿式高压脉冲原子 770

探针（简称EC HVP AP） 770

3.2.2 成像原子探针（简称IAP） 771

3.2.3 脉冲激光原子探针（简称 772

PL AP） 772

3.2.4 位置灵敏原子探针（简称 772

POSAP） 772

3.2.5 综合系统 772

3.3 操作要点 773

3.3.1 样品制备 773

3.3.2 成像气体的选择 773

3.3.3 正确的实验条件 774

4 应用研究 775

4.1 研究结构 775

4.2 成分分析 776

4.3 图像与质谱数据的结合 776

第7章低能离子散射术 777

2 基本原理 777

1 概述 777

3 离子散射谱仪 778

3.1 离子枪 778

3.2 能量分析器 779

3.3 五维可调样品架 779

3.4 真空系统 780

3.5 离子流检测系统 780

4 ISS信息性质的进一步认识 780

4.1 峰的位置 780

4.1.1 入射角ψ与峰位置的关系 780

4.3.1 峰高与表面成分的关系 781

4.3 定量分析 781

4.1.2 晶格取向、入射方位角φ 781

4.2 半高峰宽和质量分辨率 781

以及E0与峰位置的关系 781

4.3.2 微分散射截面和中和几率 782

4.3.3 标样法 782

5 立用实例 783

5.1 ISS用于研究合金表面成分 783

5.2 ISS用于吸附层的研究 783

第8章扫描隧道显微术 784

1 概述 784

1.1 STM具有的特点 785

1.2 基本原理 785

2 STM仪器 786

3 图像解释和应用举例 788

参考文献 790

2.3 按断裂性质分类 797

2.2 按断裂机制分类 797

2.4 按断裂途径分类 797

第1章概论 797

2.1 按宏观断口形貌分类 797

2 断口的分类 797

1 概述 797

第7篇断口分析 797

2.5 按断裂方式分类 798

2.6 其他分类法 798

3 断口分析的应用 798

3.1 材质评定 798

3.2 断裂失效分析 798

第2章断口分析技术 799

1.1.2 确定主断口或主裂纹的方法 799

1.1 分析对象的确定 799

1.1.1 确定首断件的原则 799

1 概述 799

3.3 断裂机制研究 799

1.2 裂纹打开与断口切取技术 800

1.4 断口的保护与保存技术 801

1.3 断口的清洗技术 801

2 断口分析技术 802

2.1 断口观察应遵循的原则 802

2.2 断口的宏观分析技术 802

2.3 断口的光学显微分析技术 803

2.3.1 直接观察法 803

2.3.2 复型观察法 803

2.4 断口的电子显微分析技术 804

2.5 断口的特殊分析技术 804

2.5.1 断口的剖面分析技术 804

1 概述 805

2.5.3 断口的定量分析技术 805

第3章断口的宏观特征分析 805

2.5.2 断口蚀坑分析技术 805

2 一次过载断裂断口的宏观 806

特征 806

2.1 一次过载断裂的应力取向与宏观断裂路径 806

2.2 金属材料一次过载断裂的基本特征——宏观断口三要素 807

2.3 断口三要素的应用 808

2.3.1 断口三要素的分布 808

3.1.2 疲劳断裂扩展区的宏观特征 809

3.1 疲劳断口的宏观特征 809

3.1.1 疲劳断裂源区的宏观特征及位置的判别 809

3 疲劳断口的宏观特征分析 809

2.3.3 影响断口三要素的因素 809

分析中的应用 809

2.3.2 断口三要素在断裂失效 809

3.1.3 最终断裂区的宏观特征 810

3.2.1 反复弯曲载荷引起的疲劳 811

断裂 811

3.2.2 拉－拉载荷引起的疲劳断裂 811

关系 811

3.2 疲劳载荷类型与宏观断口 811

3.2.3 扭转载荷引起的疲劳断裂 813

3.2.4 低周疲劳的判断 814

4 脆性断裂的宏观特征 814

5 三种断口特征比较 816

第4章断口的微观特征分析 816

1 概述 816

2 韧窝断口 817

2.2 影响韧窝断口形态的因素 817

2.1 韧窝断口特征及其形成过程 817

3 解理断口 818

3.1 解理断口的形成 818

2.3 蛇行滑移和涟波形貌 818

3.2 解理断口的微观特征 819

4 准解理断口 822

5 沿晶断口 823

5.1 由晶界相引起的沿晶断裂 823

5.2 杂质元素偏聚引起的沿晶 824

断口 824

5.3 环境介质引起的沿晶断口 824

5.4 在高温和压力同时作用下所形成的沿晶断裂 824

6.2.1 材料性质 825

6.2 影响疲劳性能的因素 825

6.1 金属疲劳现象 825

6 疲劳断口 825

6.2.4 表面状态 826

6.2.5 加载方式 826

6.2.3 缺口效应 826

6.2.2 尺寸效应 826

6.2.6 工作温度 827

6.2.7 环境介质 827

6.3 疲劳断裂的机制 827

6.3.1 疲劳裂纹的萌生 827

6.3.2 疲劳裂纹的扩展 828

6.3.3 快速断裂 830

6.4 疲劳断口的微观形貌 830

6.5 工程中的疲劳断裂 837

6.5.1 高周疲劳、低周疲劳和高－低周复合疲劳断裂 837

6.5.2 振动疲劳断裂 837

6.5.3 高温疲劳断裂 838

6.5.4 腐蚀疲劳断裂 838

6.5.5 热疲劳断裂 839

6.5.6 磨损疲劳断裂 840

6.5.7 接触疲劳断裂 840

6.5.8 微动磨蚀疲劳断裂 841

6.5.9 多次冲击疲劳断裂 842

7 蠕变断口 842

8 环境敏感断口 843

8.1 应力腐蚀断口 843

8.2 氢脆断口 844

8.3 液态金属脆断口 845

8.4 中子辐射脆性断口 845

2.1 钢材的宏观断口检验 847

2.1.1 纤维状断口 847

1 概述 847

第5章钢材及铸钢的断口检验 847

2 钢材断口检验 847

2.1.3 瓷状断口 848

2.1.2 结晶状断口 848

2.1.4 台状断口 849

2.1.5 撕痕状断口 849

2.1.6 层状断口 850

2.1.7 缩孔残余断口 851

2.1.8 白点断口 851

2.1.10内裂断口 854

2.1.11 非金属夹杂物（肉眼可见）和夹渣断口 854

2.1.9 气泡断口 854

2.1.12异金属夹杂物断口 855

2.1.13黑脆断口 855

2.1.14石状断口 856

2.1.15萘状断口 857

2.2.1 纤维状断口 858

2.2 钢材断口的微观特征 858

2.2.2 结晶状断口 859

2.2.3 瓷状断口 860

2.2.4 台状断口 860

2.2.5 撕痕状断口 862

2.2.6 层状断口 862

2.2.7 缩管残余断口 864

2.2.8 白点断口 864

2.2.9 气泡断口 867

2.2.10内裂断口 868

2.2.11 非金属夹杂物（肉眼可见）和夹渣断口 868

2.2.12异金属夹杂物断口 868

2.2.13黑脆断口 869

2.2.14石状断口 870

2.2.15萘状断口 872

2.3.2 铁素体 874

的关系 874

2.3.1 奥氏体 874

2.3 钢的显微组织与断口形态 874

2.3.3 珠光体 875

2.3.4 马氏体 875

3.1 铸钢的宏观断口分析 876

3.1.1 贝壳状断口 876

2.3.5 贝氏体 876

3 铸钢缺陷的断口分析 876

3.1.2 疏松和缩松断口 877

3.1.3 枝晶断口 878

3.1.4 白斑断口 878

3.1.5 泥状断口 878

3.1.6 亮斑断口 878

3.2 铸钢缺陷微观断口分析 878

3.2.1 贝壳状断口 878

3.2.2 疏松断口 880

2.1.1 断口保护 881

第6章非金属材料断口分析 881

2.1.2 断口宏观分析方法 881

2 聚合物基纤维增强复合 881

材料的断口 881

2.1 聚合物基纤维增强复合 881

材料断口 881

1 概述 881

2.1.3 断口微观分析 883

2.2 常见断口的类型及断口形貌 883

2.2.1 增强纤维断口 883

2.2.2 聚合物基纤维增强复合 884

材料断口形貌 884

3 聚合物材料断口 888

3.1.2 微观分析 889

3.1 聚合物断口分析方法 889

3.1.1 宏观分析 889

3.2.1 脆性断口 890

3.2 聚合物断口常见类型及特征 890

3.2.2 塑性断口 891

3.2.3 疲劳断口 891

3.3 有机玻璃断口特征 891

3.3.1 有机玻璃的特征 891

3.3.2 静载断裂断口特征 893

3.3.3 疲劳断口 897

3.3.4 蠕变断口 899

3.3.5 应力腐蚀断口 899

3.3.6 有机玻璃的断裂机理 900

3.4 橡胶断口特征 902

3.4.1 拉伸断口 902

3.4.2 弯扭断口 903

4 陶瓷断口 904

3.4.4 软管爆破断口 904

3.4.6 脉动疲劳断口 904

3.4.5 片材拉伸疲劳断口 904

3.4.3 扯断断口 904

参考文献 906

第8篇物理性能测试 909

第1章概论 909

1 材料物理性能与工程应用 909

2 物理性能测试在材料研究中 909

的应用 909

2.1 建立合金相图 909

2.2 淬火钢回火的研究 909

2.3 等温转变的研究 909

3 物理性能测试方法发展概况 915

2.4 合金时效的研究 915

2.5 有序－无序转变的研究 915

2.6 钢中残余奥氏体数量的测定 915

2.7 间隙原子扩散的研究 915

1.1 密度的基本知识 916

1.2 密度测量方法的分类 916

2 测量方法 916

2.1 流体静力学法 916

2.1.1 固体材料密度测定 916

1 概述 916

第2章密度 916

2.1.2 液体材料密度测定 917

2.1.3 粉末材料密度测定 920

2.1.4 多孔材料密度的测定 920

2.2 比重瓶法 921

2.2.1 固体材料密度的测量步骤 921

2.2.2 液本材料密度的测量步骤 921

2.3 浮计法 921

2.4 粉末材料堆积密度的测量 922

2.4.1 松装密度的测定 922

方法 922

2.4.2 振实密度的测量 923

3 密