全部课程 >材料研究与测试方法(无机非金属材料工程)    Determination and Characterization of Materials

课程基本信息

课程编码:02B20104

课程类别:未设置

先修课程:《大学物理》、《基础化学》、《材料科学与工程概论》、《材料科学基础》

适用专业:无机非金属材料工程、材料物理、材料化学、矿物加工工程等有关专业全日制本科

开课院部:材料科学与工程学院

课程负责人:鲍世聪
课程教学团队:
课程资源:
没有资源记录!

课程展示


课程简介

    本课程是材料科学与工程系的一门必修的专业基础课,目标为培养训练学生在材料表征方面的基本素质。熟知并掌握无机材料的组成和结构特征、物理化学性质及其应用特点,是从事材料科学与工程学科研究开发人员必备的基础知识和基本技能。通过《材料研究与测试方法》课程的学习,应熟悉晶体分类;明确倒易点阵的概念并能够应用;掌握粉晶X射线衍射技术的原理、方法和基本物相分析技术;熟悉电子显微技术(TEM,SEM);了解热分析及其应用;理解以振动谱为代表的谱学方法的原理与应用;还应了解常见的表面分析技术(如XPS,AuES),核磁共振技术等。并能采用上述技术进行基本的材料物相鉴定、测试与性能表征,初步具备进行材料研究的思路。

    课程内容主要包括:粉晶X射线衍射技术基础及应用——X射线基本性质,晶体的X射线衍射,晶体的分类及倒易点阵的概念,Debye法与衍射仪法技术的原理、方法及适用范围,X射线衍射材料物相分析技术等;电子显微分析——电子光学基础,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),以及选学部分:电子显微分析(EMPA),原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM);热分析——差热分析(DTA)、热重分析(TG)、差示扫描量热分析(DSC)等技术及应用;振动光谱——红外光谱分析(IR),拉曼光谱分析(Raman)的原理、方法及适用范围;表面分析技术——X射线光电子能谱(XPS),俄歇电子能谱(AES);其他谱学方法如核磁共振谱(NMR),穆斯堡尔谱(Mössbauer)的基本原理与应用。

  The course is a required and professional course for undergraduates in school of materials, whose main aim is to cultivate and train basic quality in the field of materials characterization for students. Be familiar with and master the composition and the structure characteristics, physical and chemical properties and application characteristics of inorganic materials, is engaged essential basic knowledge and basic skills of the developer in the study of materials science and engineering discipline. By the course, the basic concepts of crystallography is well understood, the concepts about the reciprocal lattice are specified. The principles and methods of X-Ray Diffraction (XRD) and phase identification are grasped. Electron Microanalysis is well known. Thermal Analysis and its applications are realized. The principles and applications of spectroscopy represented by vibration spectrum are apprehended. Common Surface Analysis Technology such as XPS, AES and Nuclear Magnetic Resonance are made clear. The techniques above mentioned are chosen to carry out phase identification, property measurement and structure characterization.

  Principal contents of the course are: Basis and application for powder crystal X-ray diffraction technology—crystals category, space lattice and reciprocal lattice; X-ray physical fundamentals, powder crystals X-ray diffraction; principles, techniques and applications of the Debye method and diffractometer method; X-ray diffraction phase identification. Electron Microanalysis—Scanning Electron Microscopy(SEM), Transmission Electron Microscopy(TEM), and Electron Micro Probe Analysis(EMPA), AFM, STM. Thermal Analysis—Differential Thermal Analysis (DTA), Thermo-Gravimetric Analysis (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC). Vibration Spectroscopy—Principles and methods of Infra-red Spectroscopy (IR) and Raman Spectroscopy (RS). Surface Analysis—X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Auger Electron Spectroscopy (AES). Other spectroscopy—Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Mössbauer Spectroscopy (MS).

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

能够熟练掌握材料在工程实践中需要的材料表征方法。

H

2

问题分析

能够利用所学材料表征方法的原理和分析方法,分析性能与材料组成、结构、制备工艺之间的关系,提出控制和改善材料性能的方法与措施等。

H

3

设计/开发解决方案

能够利用所学知识,正确选择和使用材料的表征方法,根据分析结果、结合材料科学的基础知识研究材料的组成、结构和性能的关系,对材料的组成、结构和制备工艺进行组合优化设计。

M

4

研究

能够开展新材料、新性能、新工艺的研究和探索工作。

M

5

使用现代工具

 

 

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

 

 

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

 

 

 

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

绪论

绪论

1.课程目的与意义

2.课程特点与学习方法

3.课程内容与学习要求

1.材料表征技术

2.化学分析

3.结构表征

2

理论讲授

晶体的对称及对称分类

掌握空间格子、面网间距,晶面符号等概念,掌握倒易点阵及其表示方法

1.空间格子

2.晶面符号

3.倒易点阵

4

理论讲授

XRD技术

X射线物理基础;衍射理论;Bragg方程;Debye法,衍射仪法;物相鉴定;指标化;晶胞参数的确定。

1. Bragg方程

2.结构消光

3.指标化

4.物相分析

16

理论讲授+习题

电子显微分析技术

电子光学基础,高能电子束与材料的作用;TEM;SEM; EMPA;STM和AFM的基本原理;晶体化学式的计算

1.分辨率

2.物镜光阑

3.衬度

4.SEM

8

理论讲授

热分析

材料的热效应;水的存在形式;DTA,TG,DSC技术。

1.DTA

2.DSC

3.放热反应

4.吸热反应

4

理论讲授

振动谱学方法

基本原理,IR,RAMAN谱的技术及适用范围

1.IR活性

2.分子振动

3. RAMAN散射

4.拉曼活性

4

理论讲授

其他技术的简介

XPS谱,NMR谱,Mössbauer谱的基本原理与应用

1.XPS

2.化学位移

3. NMR

4.同质异能移

5.四极分裂

2

理论讲授

 

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

60

百分制

2

平时成绩

作业

10次

30

A、B、C、D

3

平时表现

出勤情况

10

3次无故缺勤则无法获得学分

 

学生学习建议

  •  

1. 要求学生们复习已学知识及专业英语单词;

2. 布置任务预习将要讲的知识,提前准备材料和问题在课堂上提问,同时在谈论课上讨论;

3. 学会课前预习和课后复习。

  •  

1. 材料工艺中的现代物理技术, T 马维等编, 科学出版社, 1984年出版

2. 现代材料研究方法, 王世中等编, 北京航空大学出版社, 1991年出版

3. X射线衍射分析, 杨子兴等编, 上海交大出版社, 1994年出版

4. 材料现代分析方法, 左演声等编, 北京工业大学出版社, 2000年出版

5. 材料结构分析基础, 余焜编, 科学出版社, 2000年出版

6. 谱学导论, 范康年主编, 高等教育出版社, 2001年出版

7. Günter Gauglitz and Tuan Vo-Dinh (Ed.), Handbook of Spectroscopy, Volume 1., 2003, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

8. René E. Van Grieken (Ed.), Handbook of X-Ray Spectrometry, 2002, Marcel Dekker, Inc.

9. Elton N Kaufmann (Ed.), Characterization of Materials, 2003, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey.

10. Ray F. Egerton (Ed.), Physical Principles of EM, 2005, Springer Science+Business Media, Inc.

11. John M. Chalmers and Peter R. Griffiths (Editors), Handbook of Vibrational Spectroscopy, 2002, John Wiley & Sons Ltd, Chichester.

12. Michael E. Brown, Introduction to Thermal Analysis-Techniques and Applications(2nd), 2004, Kluwer Academic Publishers, New York.

13. Pual Gabbott (Ed.), Principles and Applications of Thermal Analysis, 2008, Blackwell Publishing Ltd.

14. Melinda J. Duer (Ed.), Solid-state NMR Spectroscopy-Principles and Applications, 2002, Blackwell Science Ltd.

15. C. D. Wagner, W. M. Riggs, L. E. Davis, J. F. Moulder and G. E. Muilenberg (Ed.), Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy, 1979, Perkin-Elmer Corporation.

课程改革与建设

该课程为武汉工程大学校级精品课程,目前已经申报了武汉工程大学校级课程综合改革,改革形式为“平时+期末”和“线上+线下”,相关的视频、网站、线上资源等都在筹备和建设过程中。

课程文档下载

课程大纲下载         课程历年试题下载         课程教学日历下载         

课程其它文档下载

本站 所有信息归:武汉工程大学教务处 版权所有 鄂ICP064787

技术支持: 北京文华在线教育科技股份有限公司    建议在IE8以上浏览器1024*768分辨率下浏览本站