本课程是针对机械类各专业方向硕士研究生而开设的专业基础选修课。主要介绍应用现代分析仪器的基本结构和工作原理，如何应用这些现代化仪器来对机械工程材料的力学性能、微观结构、显微组织和成份进行科学分析的基本方法。重点讲现代分析方法概述、衍射分析、电子显微分析、光谱分析、化学结构分析、热分析等。目的是使学生掌握机械工程材料主要分析表征技术方法的基本原理和应用，了解较先进的材料分析方法和应用。培养学生在面对机械零件疲劳、磨损、腐蚀失效时，利用失效断口或零件残骸进行微观组织结构分析测试及研究的能力，为在各种机械设计中合理地选材奠定基础。

《机械工程材料测试与表征技术》教学大纲

学 时：32

学 分：2

课程类别：选修课

课程性质：专业基础课

适用专业：机械类

先修课程：大学物理、高等数学、工程材料与成形技术基础、金工实习等。

教  材：《材料组织结构的表征》，戎咏华,姜传海主编，上海交通大学出版社，2012.03

参考书：《材料力学性能》，彭瑞东主编，机械工业出版社，2018.01

        《材料近代分析测试方法》，常铁军等主编，哈尔滨工业大学出版社，2005.08

        《材料现代分析测试方法》，王富耻主编，北京理工大学出版社，2006.01

        《分析电子显微学导论》，戎咏华主编，高等教育出版社，2006.09（第1版）

一、课程性质、目的与任务：

本课程是针对机械类各专业方向硕士研究生而开设的专业基础选修课。主要介绍应用现代分析仪器的基本结构和工作原理，如何应用这些现代化仪器来对机械工程材料的力学性能、微观结构、显微组织和成份进行科学分析的基本方法。重点讲现代分析方法概述、衍射分析、电子显微分析、光谱分析、化学结构分析、热分析等。目的是使学生掌握机械工程材料主要分析表征技术方法的基本原理和应用，了解较先进的材料分析方法和应用。培养学生在面对机械零件疲劳、磨损、腐蚀失效时，利用失效断口或零件残骸进行微观组织结构分析测试及研究的力，为在各种机械设计中合理地选材奠定基础。

二、课程的基本内容：

机械工程材料的力学性能测试技术；光学显微分析技术，包括光学显微镜的成像原理与构造，金相试样的制备；特殊光学金相技术与显微硬度的测定；X 射线衍射分析技术，包括X射线物理学基础，X 射线衍射原理，X 射线衍射方法及样品制备，多晶体的物相分析；透射电子显微分析技术；扫描电子显微分析技术；表面成分分析；电子显微技术的新进展及试验方法的选择；热分析技术。

三、课程基本要求：

1、工程材料的力学性能测试技术

工程材料在外加载荷及环境因素作用下的变形破坏特点以及相应的力学性能指标表征方法和测试方法。主要介绍拉伸、弯曲、剪切等静载试验以及硬度试验方法，动态力学分析、疲劳、冲击等动载试验以及摩擦磨损试验方法，测定相应的力学性能指标，并利用测试数据进行材料力学行为的机理分析。

2、光学显微分析技术

晶体光学基础；

光学金相显微镜成像原理，显微镜的构造与使用；

金相试样的切取与制备：试样的截取和镶嵌：金相试样的取样原则，金相试样的截取，金相试样的镶嵌，金相试样的磨制；金属显微组织的显示；化学显示，电解显示，其它显示。

常规的金相分析技术：包括金相分析的具体步骤，在生产及工程中的具体金相分析举例；

3、特殊光学金相技术与显微硬度的测定

偏光显微镜的原理、结构及应用：金相显微镜的偏光装置，偏光装置的调整，偏光显微镜的应用；相衬显微分析的基本原理和相衬显微镜的光学结构；相衬显微分析原理，相衬显微镜的光学结构；高温金相显微镜的结构和应用；高温金相显微镜的结构，高温金相在金属材料研究中的应用；显微硬度及其测定；显微硬度测试原理，显微硬度测试要点。

4、X 射线衍射分析技术

（1）X射线物理学基础：X 射线的本质，X 射线谱；连续 X 射线谱，特征 X 射线谱；X 射线与物质相互作用；经典散射与经典散射强度。

（2）X 射线衍射原理：

X 射线衍射方向：布拉格定律；X 射线衍射强度；一个晶胞的散射振幅，结构因数的计算，粉末多晶的积分强度公式。

（3）X 射线衍射方法及样品制备

粉末照相法：粉末法成象原理，德拜－谢乐法；多晶衍射仪法；测角器，探测器，计数电路，实验条件选择及试样制备。

（4）多晶体的物相分析

基本原理：PDF 卡片，PDF 卡片索引，分析方法，计算机自动检索；物相的定量分析；原理，定量相分析方法

（5）应力测量与分析

5、透射电子显微分析

透射电镜的结构及应用：透射电镜的结构，透射电镜成象原理透射电镜的复型技术；电子衍射；电子衍射基本公式和相机常数，选区电子衍射，常见的几种电子衍射谱，电子衍射花样的标定；金属薄膜的透射电子显微分析金属薄膜样品的制备，薄晶体样品的衍衬成象原理。

6、扫描电子显微分析

扫描电镜工作原理、构造和性能：基本原理，扫描电镜的结构，扫描电镜的主要性能，样品制备；扫描电镜在材料研究中的应用；表面形貌衬度及其应用，原子序数衬度及其应用；波谱仪结构及工作原理；分光晶体及弯晶的聚焦作用，波谱仪的形式；能谱仪结构及工作原理；半导体探测器（探头），多道脉冲高度分析器（CMA）；电子探针分析方法及微区成分分析技术；电子探针分析方法，电子探针分析的最小区域，电子探针的应用。电子显微技术的新进展及试验方法的选择：电子显微术的新进展：高分辨电子显微术，分析电子显微术，扫描电镜的新进展；现代显微分析方法的选择。

7、表面成分分析

俄歇电子能谱分析：原理和仪器结构，俄歇能谱的测量和分析，俄歇电子能谱技术的应用；原子探针显微分析；场离子显微镜基本原理，原子探针基本原理，场离子显微镜样品制备，原子探针分析方法，原子探针场离子显微镜的应用。

8、热分析技术

差热分析：差热分析的原理及设备，差热分析曲线，差热分析议，DTA测量时应注意的要点及其影响因素；示差扫描量热法；示差扫描量热法的基本原理，示差扫描量热仪，DSC 在使用中应注意的要点；热分析技术在高聚物研究中的应用；DTA 和DSC 在高聚物研究中的应用

四、课程学时分配：

五、课程习题要求：

    本课程习题的基本要求是：巩固课堂讲授的理论知识和基本概念。锻炼独立思考和分析问题的能力。习题分量占自学时间的四分之一，具体数量视习题难易程度而定。