“材料研究与测试方法教学大纲 英文名称: Analytical methods of materials 课程编号:305209 课程类型:学科基础课程 学时:56学分:35 适用对象:材料学专业本科生 先修课程:普通物理、物理化学、材料科学基础 建议教材及参考书 教材:《无机非金属材料研究方法》张颖,任耘等主编冶金工业出版社2011.6 参考书:《材料硏究方法》王培铭等主编科学出版社20054 《无机非金属材料测试方法》杨南如主编武汉工业大学出版社1993.8 《无机材料显微结构分析》周志朝主编浙江大学出版社1993.12 《材料现代分析方法》左演声等主编北京工业大学出版社2000.12 、课程的性质、目的和任务 1、课程性质 材料研究与测试方法是材料学专业学生重要的专业基础课。 2、课程的目的和任务 讲述无机非金属材料的分析方法,主要包括光学显微分析、X射线衍射分析、电子显 微分析、热分析、光谱分析等,通过课程的学习使学生对各种现代分析方法有一个初步的 认识,能够了解各种分析方法的基本原理、过程、装备及应用,掌握相应的基本知识、基 本技能及必要的理论基础,为无机非金属材料工艺学的学习及今后的科学研究工作打下坚 实的基础。 、课程教学内容及教学要求 第一章绪论 内容:材料的结构及其层次,材料研究方法的分类,课程研究的主要内容 基本要求
“材料研究与测试方法”教学大纲 英文名称：Analytical methods of materials 课程编号：305209 课程类型：学科基础课程 学时：56 学分：3.5 适用对象：材料学专业本科生 先修课程：普通物理、物理化学、材料科学基础 建议教材及参考书： 教材：《无机非金属材料研究方法》 张颖，任耘等主编 冶金工业出版社 2011.6 参考书：《材料研究方法》 王培铭等主编 科学出版社 2005.4 《无机非金属材料测试方法》 杨南如主编 武汉工业大学出版社 1993.8 《无机材料显微结构分析》 周志朝主编 浙江大学出版社 1993.12 《材料现代分析方法》 左演声等主编 北京工业大学出版社 2000.12 一、课程的性质、目的和任务 1、课程性质 材料研究与测试方法是材料学专业学生重要的专业基础课。 2、课程的目的和任务 讲述无机非金属材料的分析方法，主要包括光学显微分析、X 射线衍射分析、电子显 微分析、热分析、光谱分析等，通过课程的学习使学生对各种现代分析方法有一个初步的 认识，能够了解各种分析方法的基本原理、过程、装备及应用，掌握相应的基本知识、基 本技能及必要的理论基础，为无机非金属材料工艺学的学习及今后的科学研究工作打下坚 实的基础。 二、课程教学内容及教学要求 第一章绪论 内容：材料的结构及其层次，材料研究方法的分类，课程研究的主要内容。 基本要求：
1.了解材料的结构及其层次[3]。 2.了解材料研究方法的分类[3]。 3.了解课程研究的主要内容[3] 第二章光学显微分析 内容:显微结构的概念和显微结构分析的内容、方法、对象,可见光的一般知识,光 性均质体、光性非均质体,光率体的概念及一轴晶光率体、二轴晶光率体,偏光显微镜的 构造、试样制备,偏光显微镜的调节和校正,平行偏光下试样的光学性质,反射光学基 础,反光显微镜的构造、试样制备,反射光下试样的光学性质(包括实验1次) 基本要求: ·了解显微结构的概念和显微结构分析的方法、对象[3]。 ·理解光性均质体、光性非均质体的特点2]。 ·理解光率体的概念[2]。 ·掌握一轴晶光率体、二轴晶光率体的应用[1 ·了解偏光显微镜的构造、试样制备过程[3] ·掌握偏光显微镜的调节和校正方法[1。 ·掌握矿物的结晶习性,单偏光和正交偏光下矿物的光学性质[1 ·了解反射光学基础,反光显微镜的构造、试样制备过程[4]J。 ·了解反射光下矿物的光学性质[3] 重点:单偏光和正交偏光下矿物的光学性质。 难点:光率体概念的理解及应用 第三章X射线衍射分析 内容:Ⅹ射线的本质、性质,Ⅹ射线的产生条件,连续Ⅹ射线谱、特征Ⅹ射线谱 射线与物质的相互作用,布拉格方程,X射线衍射强度,Ⅹ射线衍射方法,立方晶系德拜 相分析,X射线衍射仪(包括实验1次),物相定性、定量分析 基本要求: 1.理解X射线本质[2] 2.了解X射线的产生条件[3]
1.了解材料的结构及其层次[3]。 2.了解材料研究方法的分类[3]。 3.了解课程研究的主要内容[3]。 第二章光学显微分析 内容：显微结构的概念和显微结构分析的内容、方法、对象，可见光的一般知识，光 性均质体、光性非均质体，光率体的概念及一轴晶光率体、二轴晶光率体，偏光显微镜的 构造、试样制备，偏光显微镜的调节和校正，平行偏光下试样的光学性质，反射光学基 础，反光显微镜的构造、试样制备，反射光下试样的光学性质（包括实验 1 次）。 基本要求： • 了解显微结构的概念和显微结构分析的方法、对象[3]。 • 理解光性均质体、光性非均质体的特点[2]。 • 理解光率体的概念 [2]。 • 掌握一轴晶光率体、二轴晶光率体的应用[1]。 • 了解偏光显微镜的构造、试样制备过程[3]。 • 掌握偏光显微镜的调节和校正方法[1]。 • 掌握矿物的结晶习性，单偏光和正交偏光下矿物的光学性质[1]。 • 了解反射光学基础，反光显微镜的构造、试样制备过程[4]。 • 了解反射光下矿物的光学性质[3]。 重点：单偏光和正交偏光下矿物的光学性质。 难点：光率体概念的理解及应用。 第三章 X 射线衍射分析 内容：X 射线的本质、性质，X 射线的产生条件，连续 X 射线谱、特征 X 射线谱，X 射线与物质的相互作用，布拉格方程，X 射线衍射强度，X 射线衍射方法，立方晶系德拜 相分析，X 射线衍射仪(包括实验 1 次)，物相定性、定量分析。 基本要求: 1. 理解 X 射线本质[2]。 2. 了解 X 射线的产生条件[3]
3.掌握连续Ⅹ射线谱、特征射线谱的特点及产生原因[1。 4.了解相干散射、非相干散射,光电效应,俄歇效应[3]。 5.了解X射线的强度衰减规律[3] 6.掌握吸收限的概念及滤波片和阳极靶材料的选择原则[们。 7.掌握布拉格方程及其应用[1 8.掌握倒易点阵和厄瓦尔德图解[1 9.理解干涉指数的概念及系统消光的条件[2 10.了解Ⅹ射线衍射强度3]。 11.单晶体衍射方法[4] 12.掌握多晶体衍射方法(德拜法、衍射仪法)[1。 13.掌握立方晶系德拜相分析方法[1。 14.了解X射线衍射仪的工作原理和使用方法3] 15.掌握物相定性分析方法,会查PDF卡片索引[1 重点:布拉格方程及其应用,倒易点阵和厄瓦尔德图解,多晶体衍射方法,物相定性 分析。 难点:倒易点阵和厄瓦尔德图解,干涉指数的概念,立方晶系德拜相分析方法, 第四章电子显微分析 内容:电子的波动性和电子波长,电子在电磁场中的运动和电子透镜,电磁透镜的像 差,电磁透镜的分辨本领、场深和焦深,透射电子显微镜的工作原理、构造,透射电子显 微镜的研究方法、主要性能指标和试样制备,扫描电子显微镜的工作原理、构造,扫描电 子显微镜的研究方法、主要性能指标和试样制备(包括实验1次),电子探针的工作原 理、构造、工作方式 基本要求: 1.了解电子的波动性和电子波长的概念[3]。 2.了解电子在电磁场中运动行为及电磁透镜有关知识3] 3.掌握透射电子显微镜的工作原理[1。 4.了解透射电子显微镜的构造、试样制备、研究方法[3]
3. 掌握连续 X 射线谱、特征 X 射线谱的特点及产生原因[1]。 4. 了解相干散射、非相干散射，光电效应，俄歇效应[3]。 5. 了解 X 射线的强度衰减规律[3]。 6. 掌握吸收限的概念及滤波片和阳极靶材料的选择原则[1]。 7. 掌握布拉格方程及其应用[1]。 8. 掌握倒易点阵和厄瓦尔德图解[1]。 9. 理解干涉指数的概念及系统消光的条件[2]。 10. 了解 X 射线衍射强度[3]。 11. 单晶体衍射方法[4]。 12. 掌握多晶体衍射方法（德拜法、衍射仪法）[1]。 13. 掌握立方晶系德拜相分析方法[1]。 14. 了解 X 射线衍射仪的工作原理和使用方法[3]。 15. 掌握物相定性分析方法，会查 PDF 卡片索引[1]。 重点: 布拉格方程及其应用，倒易点阵和厄瓦尔德图解，多晶体衍射方法，物相定性 分析。 难点: 倒易点阵和厄瓦尔德图解，干涉指数的概念，立方晶系德拜相分析方法。 第四章电子显微分析 内容：电子的波动性和电子波长，电子在电磁场中的运动和电子透镜，电磁透镜的像 差，电磁透镜的分辨本领、场深和焦深，透射电子显微镜的工作原理、构造，透射电子显 微镜的研究方法、主要性能指标和试样制备，扫描电子显微镜的工作原理、构造，扫描电 子显微镜的研究方法、主要性能指标和试样制备（包括实验 1 次），电子探针的工作原 理、构造、工作方式。 基本要求： 1. 了解电子的波动性和电子波长的概念[3]。 2. 了解电子在电磁场中运动行为及电磁透镜有关知识[3]。 3. 掌握透射电子显微镜的工作原理[1]。 4. 了解透射电子显微镜的构造、试样制备、研究方法[3]
5.掌握扫描电子显微镜的工作原理[1。 6.了解扫描电子显微镜的构造、试样制备、研究方法[3] 7.掌握电子探针的工作原理[1。 8.了解电子探针的构造,工作方式[3] 重点:透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针的工作原理。 难点:透射电子显微镜、扫描电子显微镜的研究方法。 第五章热分析 内容:概述,差热分析法的基本原理、仪器基本结构及差热曲线的获得,差热曲线的 判读及影响因素,差热分析的应用,差示扫描量热法的基本原理、仪器和应用,热重分析 法的基本原理、仪器基本结构及热失重曲线的获得,热重分析的应用,热膨胀分析,综合 热分析(包括实验1次) 基本要求: 1.掌握差热分析法的基本原理[们。 2.了解差热分析仪基本结构] 3.了解差热曲线的获得,差热曲线的判读及影响因素,差热分析的应用[3] 4.掌握差示扫描量热法的基本原理[1 5.了解差示扫描量热仪和差示扫描量热法的应用3] 6.掌握热重分析法的基本原理[]。 7.了解热重分析仪和热重分析的应用[3] 8.了解热膨胀分析的原理[3] 9.了解综合热分析的原理和应用3] 重点:差热分析法、差示扫描量热法、热重分析法的基本原理 难点:差热曲线的判读 第六章光谱分析简介
5. 掌握扫描电子显微镜的工作原理[1]。 6. 了解扫描电子显微镜的构造、试样制备、研究方法[3]。 7. 掌握电子探针的工作原理[1]。 8. 了解电子探针的构造，工作方式[3]。 重点：透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针的工作原理。 难点：透射电子显微镜、扫描电子显微镜的研究方法。 第五章热分析 内容：概述，差热分析法的基本原理、仪器基本结构及差热曲线的获得，差热曲线的 判读及影响因素，差热分析的应用，差示扫描量热法的基本原理、仪器和应用，热重分析 法的基本原理、仪器基本结构及热失重曲线的获得，热重分析的应用，热膨胀分析，综合 热分析(包括实验 1 次)。 基本要求： 1. 掌握差热分析法的基本原理[1]。 2. 了解差热分析仪基本结构[3]。 3. 了解差热曲线的获得，差热曲线的判读及影响因素，差热分析的应用[3]。 4. 掌握差示扫描量热法的基本原理[1]。 5. 了解差示扫描量热仪和差示扫描量热法的应用[3]。 6. 掌握热重分析法的基本原理[1]。 7. 了解热重分析仪和热重分析的应用[3]。 8. 了解热膨胀分析的原理[3]。 9. 了解综合热分析的原理和应用[3]。 重点：差热分析法、差示扫描量热法、热重分析法的基本原理。 难点：差热曲线的判读 第六章光谱分析简介
内容:振动光谱的基本原理,红外光和红外光谱,红外分光光度计的基本仪器结构和 工作原理,红外光谱分析(包括实验1次),拉曼光谱分析,振动光谱在材料研究中的应 用 1.掌握振动光谱的基本原理[1 2.了解红外光和红外光谱[3] 3.了解红外分光光度计的基本仪器结构和工作原理[3] 4.掌握红外光谱分析[]。 5.了解拉曼光谱分析[3] 6.了解振动光谱在材料研究中的应用[3]。 重点:红外光谱分析 难点:振动光谱的基本原理 注:[1为要求掌握该内容,[2]为要求理解该内容;[3]为要求了解该内容、 三、课程教学基本要求 1、课堂讲授: 教学方法采用课堂讲授与实验操作应用相结合,使学生从中学到本课程的基本内容, 并会熟练应用。 2、作业方面: 加深对课堂所学内容的理解,熟练掌握测试结果的处理方法。 3、考核方式: 成绩=考试成绩x70%+平时成绩×30% 注:在平时成绩中,实验成绩占60%,考勤成绩占20%,作业成绩占20% 四、实践教学环节 本课程共安排:5个实验,其中演示性实验3个,包括:扫描电子显微镜的认识:综合 热分析:傅里叶变换红外光谱分析,每次实验2学时:验证性实验1个:X射线衍射分 析,2学时:综合性实验1个:材料显微结构评价,4学时。要求严格按实验要求进行,并
内容：振动光谱的基本原理，红外光和红外光谱，红外分光光度计的基本仪器结构和 工作原理，红外光谱分析(包括实验 1 次)，拉曼光谱分析，振动光谱在材料研究中的应 用。 1. 掌握振动光谱的基本原理[1]。 2. 了解红外光和红外光谱[3]。 3. 了解红外分光光度计的基本仪器结构和工作原理[3]。 4. 掌握红外光谱分析[1]。 5. 了解拉曼光谱分析[3]。 6. 了解振动光谱在材料研究中的应用[3]。 重点：红外光谱分析。 难点：振动光谱的基本原理。 注： [1]为要求掌握该内容，[2]为要求理解该内容；[3]为要求了解该内容、 三、课程教学基本要求 1、课堂讲授： 教学方法采用课堂讲授与实验操作应用相结合，使学生从中学到本课程的基本内容， 并会熟练应用。 2、作业方面： 加深对课堂所学内容的理解，熟练掌握测试结果的处理方法。 3、考核方式： 成绩=考试成绩×70%+平时成绩×30% 注：在平时成绩中，实验成绩占 60%，考勤成绩占 20%，作业成绩占 20%。 四、实践教学环节 本课程共安排:5 个实验，其中演示性实验 3 个，包括：扫描电子显微镜的认识；综合 热分析；傅里叶变换红外光谱分析，每次实验 2 学时；验证性实验 1 个：X 射线衍射分 析，2 学时；综合性实验 1 个：材料显微结构评价, 4 学时。要求严格按实验要求进行，并
撰写实验报告,从而使学生对课堂内容有更深刻地了解,加深其感性认识,学会使用各种 分析仪器。 五、学时分配 学时分配 合计 讲课习题课实验课|上机课|讨论课其他 2 4 3 2 2 16 12 8 合计 六、教学内容更新说明 随着科学技术的进步,会出现一些材料分析的新方法、新技术。材料研究与 测试方法课程将根据课时情况进行内容上的细微调整,对某些方法作一些简单的介 制定者:张颖,任耘 制定日期:2011年3月25日
撰写实验报告，从而使学生对课堂内容有更深刻地了解，加深其感性认识，学会使用各种 分析仪器。 五、学时分配 章 学时分配 合计 讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其他 1 1 1 2 9 4 13 3 12 2 2 16 4 10 2 12 5 6 2 8 6 4 2 6 合计 42 2 12 56 六、教学内容更新说明 随着科学技术的进步，会出现一些材料分析的新方法、新技术。材料研究与 测试方法课程将根据课时情况进行内容上的细微调整，对某些方法作一些简单的介 绍。 制定者：张颖，任耘 制定日期：2011 年 3 月 25 日