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出版者:国防工业出版社

作者:黄新民

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2006-1

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118042771

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 材料分析
• 材料测试
• 测试方法
• 材料科学
• 工程材料
• 分析技术
• 无损检测
• 物理性能
• 化学成分
• 实验技术

《材料分析测试方法》一本严谨的学术专著，深入探讨了支撑现代材料科学发展的核心技术。本书涵盖了从宏观到微观，从定性到定量的各类材料分析与测试手段，为材料研究、开发、生产及质量控制提供了不可或缺的理论指导和实践工具。 本书分为三个主要部分，结构清晰，逻辑严谨。 第一部分：基础理论与原理 在此部分，我们将首先回顾材料科学的基本概念，包括材料的分类、结构、性能之间的关系，为后续的分析测试方法奠定基础。接着，详细阐述各种分析测试方法背后的基本物理和化学原理。例如，在光学显微镜部分，我们将深入讲解光的衍射、折射、反射等原理，以及它们如何被应用于观察材料的表面形貌、组织结构和晶界等。对于X射线衍射（XRD），我们将详细介绍X射线的产生、与物质的相互作用，布拉格定律的推导及其在确定晶体结构、晶格常数、相组成等方面的应用。 对于光谱分析，如红外光谱（IR）、拉曼光谱（Raman）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）等，本书将逐一解析其各自的光谱学原理，包括分子振动、电子能级跃迁、光电效应等。我们将解释这些原理如何与材料的化学组成、官能团、化学键合状态、电子结构等信息建立联系，并说明如何通过解析光谱图来识别物质、测定浓度、研究化学反应等。 在力学性能测试方面，本书将系统介绍应力、应变、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等基本力学概念，并详细阐述各种测试方法，如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验（洛氏、布氏、维氏）以及疲劳试验和蠕变试验的原理、操作规程、数据处理方法以及常见误差分析。我们将强调这些测试如何反映材料在不同载荷条件下的响应，对于指导材料在工程设计中的应用至关重要。 第二部分：主流分析测试技术详解 本部分是本书的核心内容，将对当前材料分析领域中具有广泛应用的主流技术进行深入细致的讲解。 显微分析技术： 除了光学显微镜，我们将重点介绍扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。对于SEM，将详述其电子枪、聚焦透镜、扫描系统、探测器（如二次电子探测器、背散射电子探测器）的工作原理，以及如何通过成像获得材料的微观形貌、表面成分分布（通过EDS/WDS）和晶粒结构信息。对于TEM，我们将深入探讨其电子束的产生、加速、聚焦，以及样品制备的挑战，并详细讲解其成像原理（明场、暗场）、衍射分析（SAED）等技术，揭示材料的超微结构、晶体缺陷、界面结构等。 表面分析技术： 针对材料的表面特性，本书将系统介绍X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）。我们将解释XPS中光电效应的原理，如何通过分析光电子的动能来确定元素的种类、化学态和表面浓度，以及其在研究表面氧化、吸附、腐蚀等方面的应用。AES的原理同样会得到详尽阐述，重点关注其高空间分辨率和对轻元素的灵敏度。此外，还将简要介绍二次离子质谱（SIMS）等其他表面分析技术。 光谱分析技术： 除了第一部分提到的基础光谱，本部分将进一步深入，例如对于红外光谱，将介绍傅里叶变换红外光谱（FTIR）的技术优势，以及如何利用峰位、峰形、峰强度等信息来识别有机物、判断分子结构和取向。拉曼光谱的优势在于对水等极性溶剂的耐受性和非破坏性，本书将详述其应用，尤其是在聚合物、陶瓷和矿物分析中的作用。紫外-可见分光光度法（UV-Vis）将在定量分析、颜色测量以及半导体材料能带结构研究等方面进行拓展。 衍射分析技术： 除了XRD，还将涉及电子衍射（ED）在TEM中的应用，以及如何通过衍射花样来确定晶体结构和取向。 热分析技术： 本部分将重点介绍差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）、热机械分析法（TMA）和动态力学分析法（DMA）。我们将详细解释DSC如何测量材料在温度变化过程中吸收或放出的热量，用于测定熔点、玻璃化转变温度、结晶度等；TGA如何测量材料在加热过程中质量的变化，用于分析热稳定性、分解温度、挥发分含量等；TMA和DMA则侧重于材料在温度变化过程中的尺寸和力学性能变化。 电化学分析技术： 对于涉及电化学行为的材料，如电池材料、传感器材料、腐蚀防护材料等，本书将介绍循环伏安法（CV）、恒电位/恒电流法（Potentiostatic/Galvanostatic）、电化学阻抗谱（EIS）等技术，并阐述它们在研究材料的氧化还原反应、电荷传输、离子扩散、界面特性等方面的应用。 无损检测技术： 提及超声波检测、涡流检测、射线检测等，重点在于它们的原理和在材料缺陷检测、厚度测量等方面的应用，强调其非破坏性的特点。 第三部分：应用实例与前沿展望 本部分将通过一系列典型的材料分析测试应用案例，将前面章节介绍的理论和技术融会贯通。这些案例将涵盖金属材料、陶瓷材料、聚合物材料、复合材料、半导体材料以及生物材料等。例如，在金属材料领域，我们会展示如何结合SEM-EDS、XRD和力学测试来分析合金的显微组织、相组成、力学性能与加工工艺之间的关系，以及如何通过腐蚀测试和表面分析来评估材料的耐腐蚀性。在聚合物领域，DSC、TGA和FTIR的应用将贯穿聚合物的合成、改性、性能评估以及降解行为的研究。 此外，本部分还将对材料分析测试领域的前沿技术和发展趋势进行展望，例如在三维成像技术（如X射线计算机断层扫描CT、聚焦离子束FIB-SEM联用）、原位（in-situ）分析技术（如原位TEM、原位XRD）、高通量分析技术以及数据科学在材料分析中的应用等方面进行探讨。 本书旨在为从事材料科学、工程、化学、物理等相关领域的科研人员、研究生以及高级工程师提供一本全面、深入、实用的参考书。通过对各种分析测试方法的原理、操作、数据解读和应用范围的系统阐述，读者将能够更有效地选择和运用合适的分析手段，解决实际的材料问题，推动科学研究和技术创新。

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这本书的语言风格和叙述方式都非常有特色，读起来一点也不枯燥。我之前接触过一些技术书籍，往往是干巴巴的公式和理论，让人望而生畏。但这本书不一样，作者仿佛在和我进行一场轻松愉快的对话。他善于运用生动形象的比喻和贴切的比喻，将一些复杂的概念解释得通俗易懂。比如，在讲解材料的力学性能测试时，他将应力-应变曲线比作“材料的体检报告”，详细解读了弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等指标所反映的“健康状况”。这种拟人化的讲解方式，让我更容易记住这些概念，并且理解它们在实际应用中的意义。书中还穿插了许多生动有趣的案例研究，这些案例都来自于真实的工业生产或科学研究，它们不仅展示了各种分析测试方法的强大威力，也让我看到了理论知识如何转化为实际应用的价值。我尤其喜欢书中关于材料失效分析的案例，作者通过对失效件的细致观察和分析，一步步还原了失效的过程，并给出了避免类似失效发生的建议。这种“抽丝剥茧”的分析过程，让我仿佛置身于一场精彩的侦探破案之中，充满了学习的乐趣。此外，作者在文中还经常抛出一些引人思考的问题，鼓励读者主动去探索和发现。这种互动式的写作方式，极大地激发了我的学习兴趣，让我不再是被动地接受知识，而是主动地去理解和吸收。这本书真正做到了“寓教于乐”，让我在轻松愉快的阅读中，掌握了大量的专业知识。

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这本书我刚入手没多久，就被它深厚的理论功底和严谨的学术态度深深吸引。作者在书中对各种材料的性质和结构进行了极其详尽的阐述，仿佛把我带入了一个微观的材料世界。从宏观的形貌观察，到微观的晶体结构分析，再到化学成分的精确测定，书中几乎囊括了材料表征的方方面面。尤其让我印象深刻的是，作者在介绍每一种测试方法时，都不仅仅停留在原理层面，而是深入探讨了其适用范围、优缺点，以及在实际应用中可能遇到的问题和解决策略。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，对于我这种希望在理论研究中有所突破的读者来说，无疑是醍醐灌顶。我尤其喜欢书中关于X射线衍射（XRD）的部分，作者用大量图示和实际案例，清晰地解释了衍射峰的形成机制、如何通过峰位和峰强分析晶体结构，以及如何进行物相鉴定和定量分析。书中还提到了如何通过XRD来研究材料的缺陷、应力以及织构，这些内容对于我理解材料的宏观性能与微观结构之间的联系，起到了至关重要的作用。此外，对于扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的讲解，也让我大开眼界。书中不仅对比了两种显微镜的成像原理和分辨率差异，还详细介绍了如何利用它们观察材料的微观形貌、分析截面结构，甚至进行元素成分的初步定性分析。通过这些精美的显微图像，我仿佛亲眼看到了金属材料的晶粒形貌、陶瓷材料的微裂纹，以及高分子材料的表面形貌。这本书的内容深度和广度都远超我的预期，它为我打开了一扇通往材料科学深层奥秘的大门。

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这本书的体系结构设计得非常合理，逻辑清晰，条理分明。我一直觉得，一本好的技术书籍，除了内容本身要扎实，其结构安排也至关重要。而这本书在这方面做得非常到位。它从最基础的材料宏观性质介绍开始，逐步深入到各种测试方法的原理、操作、数据处理和结果分析。全书的章节划分非常清晰，每个章节都围绕一个核心主题展开，内容之间衔接自然，过渡流畅。比如，在介绍完不同材料的常见缺陷类型后，紧接着就详细讲解了如何运用各种显微分析技术来识别这些缺陷，然后再进一步讨论如何通过调整工艺来消除或减轻这些缺陷。这种“问题-方法-解决方案”的逻辑链条，非常符合工程实践的思维模式。我特别喜欢书中关于数据处理和结果解释的部分。作者不仅提供了各种数据处理的常用方法和公式，还强调了数据分析的注意事项和潜在的误差来源。他告诫读者要“用批判的眼光看待数据”，不能仅仅停留在表面现象，而是要深入挖掘数据背后的信息。他还通过大量的图表和实例，展示了如何将测试数据转化为有用的信息，如何进行科学的论证和合理的推断。这种严谨的治学态度，对于我培养科学研究的严谨性和规范性，起到了积极的引导作用。这本书的结构设计，就像一张精密的地形图，指引着我清晰地探索材料分析测试的每一个角落，让我能够高效地找到自己需要的信息，并且融会贯通。

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这本书所涵盖的知识点非常全面，而且涉及的学科领域非常广泛，给我带来了很多启发。我一直认为，材料科学是一个交叉性很强的学科，它需要融合物理、化学、工程学等多个领域的知识。而这本书恰恰体现了这一点。它在讲解每一种测试方法时，都会追溯到相关的物理学和化学原理，并且会探讨这些方法在不同工程领域中的应用。例如，在介绍X射线衍射时，书中不仅详细讲解了晶体衍射的物理原理，还探讨了它在陶瓷、金属、高分子、生物材料等不同领域中的应用，并给出了相应的案例。这种跨学科的视角，让我能够更宏观地理解材料分析测试的意义和价值。书中还涉及到一些前沿的分析测试技术，比如原子探针层析成像（APT）和三维原子探针（3D-APT），虽然这些技术我目前还接触不到，但通过本书的介绍，我得以窥见材料科学研究的最新进展，激发了我未来学习和探索的动力。此外，书中还鼓励读者将不同的测试方法进行有机结合，形成互补的分析策略，从而获得更全面、更深入的材料信息。我之前在分析一种新型复合材料时，就借鉴了书中提到的“多尺度、多手段联合分析”的思想，结合了SEM、EDS、XRD等多种方法，最终成功地解析了材料的微观结构和成分分布，为后续的性能优化提供了重要的依据。这本书就像一本“材料科学百科全书”，它不仅教授了我具体的分析测试技能，更重要的是，它为我构建了一个广阔的知识视野，让我能够站在更高的平台上去理解和思考材料科学的奥秘。

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这本书的实用性是我最看重的一点，而它在这方面做得相当出色。我是一名基层工程师，平时的工作接触到的主要是实际生产中的材料问题，比如材料性能不达标、出现异常断裂等。而这本书恰恰提供了一套系统的解决思路和方法。它没有过多地纠缠于高深的理论，而是直击痛点，为我提供了各种实用的分析测试手段。我最先尝试的是书中关于金相显微镜分析的部分。书中详细介绍了金相试样的制备过程，包括切割、镶嵌、打磨、抛光和腐蚀等每一个步骤的关键点，并配有大量的图片，让我能够清晰地看到每一步操作的效果。然后，书中对各种腐蚀剂的选择和使用方法进行了详细的说明，并给出了不同材料在不同腐蚀剂作用下的典型显微组织图像，这对于我快速识别材料的显微组织、判断其热处理状态、以及是否存在缺陷（如夹杂物、气孔）非常有帮助。我之前在处理一批钢材的断裂失效问题时，就运用了书中介绍的金相分析方法，结合断口形貌分析，最终找到了问题的根源在于热处理过程中晶粒粗大以及存在过多的低熔点共晶物。此外，书中关于硬度测试的章节也令我受益匪浅。它不仅介绍了各种硬度测试方法（如洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度）的原理和操作规程，还详细讲解了如何根据材料的类型和要求选择合适的硬度测试方法，以及如何解读硬度值。这对于我进行原材料的入厂检验和成品质量控制，提供了强有力的支持。这本书就像一本随身的“材料故障诊断手册”，能够帮助我快速有效地解决生产中遇到的各种材料难题。

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