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第一章 光学金相分析1

第一节 光学透镜基础知识1

一、光的折射1

二、光学透镜的像差1

第二节 金相显微镜的原理及结构3

一、金相显微镜的工作原理3

二、金相显微镜的结构4

第三节 金相显微镜的性能6

一、显微镜的分辨率6

二、显微镜的有效放大倍数7

三、显微镜的景深（垂直分辨能力）8

第四节 金相试样的制备8

一、取样8

二、镶嵌9

三、粗磨9

四、细磨9

五、抛光10

六、浸蚀11

第五节 定量金相12

一、定量金相的基本符号12

二、定量金相的基本原理13

三、定量金相的测试方法14

四、误差分析16

五、图像分析仪定量金相分析17

习题17

第二章 特殊光学金相技术18

第一节 偏振光的基础知识18

一、偏振光和自然光18

二、偏振光的类型18

三、偏振光的产生19

第二节 偏振光金相显微镜21

一、偏振显微镜的装置21

二、偏振显微镜的调整21

第三节 偏振光金相分析原理22

一、偏振光在各向异性金属磨面上的反射22

二、偏振光在各向同性金属磨面上的反射23

第四节 偏振光在金相分析过程中的应用23

一、材料显微组织的显示23

二、非金属夹杂物的鉴定25

第五节 干涉显微镜25

一、干涉原理26

二、干涉显微镜的结构27

第六节 相衬金相显微镜28

一、相衬分析原理28

二、相衬显微镜29

习题29

第三章 X射线运动学衍射理论30

第一节 布拉格方程30

一、布拉格方程的导出31

二、布拉格方程的讨论31

第二节 倒易点阵与埃瓦尔德球33

一、倒易点阵的概念33

二、倒易矢量及其性质34

三、布拉格定律的埃瓦尔德球图解法34

第三节 单位晶胞对X射线的散射与结构因数35

一、结构因数公式的推导35

二、几种点阵的结构因数计算36

第四节 多晶体衍射的积分强度37

一、洛伦兹因数37

二、多重性因数38

三、吸收因数39

四、温度因数39

五、多晶体衍射的积分强度公式40

习题40

第四章 X射线衍射方法41

第一节 劳埃法41

一、劳埃相机41

二、劳埃图像的形成原理42

第二节 德拜谢乐法43

一、衍射图的形成原理43

二、德拜相机44

三、德拜相的误差及修正45

四、立方结构物质的德拜相分析46

第三节 X射线衍射仪48

一、测角仪部分48

二、光学布置49

三、探测与记录系统50

四、探测器扫描方式及参数53

习题55

第五章 物相分析及点阵参数精确测定56

第一节 定性分析56

一、基本原理56

二、粉末衍射卡片（PDF）56

三、索引58

四、定性分析过程60

第二节 定量分析62

一、定量分析原理62

二、外标法63

三、内标法64

四、基体冲洗法（K值法）65

第三节 点阵常数的精确测定67

一、误差的来源67

二、图解外推法68

三、最小二乘方法69

四、标准样校正法70

第四节 非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析70

一、非晶态物质结构的主要特征71

二、非晶态结构的径向分布函数71

三、非晶态物质的晶化72

习题74

第六章 宏观应力的测定76

第一节 X射线宏观应力测定的基本原理77

一、弹性应力和应变的关系77

二、X射线应力测定计算公式的推导78

三、X射线应力测定的方位角选择80

第二节 宏观应力测试方法80

一、固定ψ法80

二、固定ψ0法81

三、侧倾法82

第三节 X射线宏观应力测定中的一些问题83

一、定峰法83

二、应力常数K的确定84

三、影响宏观应力测量精度的因素85

习题86

第七章 织构的测定87

第一节 晶体取向和织构的定义87

一、晶体取向以及表示方法87

二、织构的概念及类型89

第二节 极射投影及极图90

一、极射投影90

二、极图的绘制及织构组分的判断90

三、反极图92

第三节 极图测试方法93

第四节 反极图测试方法96

第五节 取向分布函数99

一、取向分布函数的概念99

二、取向分布函数计算中的级数展开99

习题103

第八章 电子光学及透射电子显微镜的构造104

第一节 成像原理及分辨率104

一、凸透镜成像104

二、分辨率104

三、电磁透镜106

第二节 电磁透镜的像差108

一、像差108

二、像差对分辨率的影响109

第三节 景深和焦长110

一、景深110

二、焦长111

第四节 透射电镜的结构111

一、照明系统111

二、成像系统115

三、观察记录系统117

四、光阑118

五、样品台119

习题119

第九章 透射电子显微镜样品的制备方法121

第一节 复型样品制备121

一、一级复型121

二、二级复型121

三、萃取复型122

第二节 薄膜样品的制备122

一、金属薄膜样品的制备123

二、无机非金属块体薄膜样品的制备125

三、高分子块体薄膜样品的制备126

第三节 其他制样方法127

一、粉末样品的制备127

二、截面样品的制备127

三、聚焦离子束方法128

四、真空蒸涂方法129

习题129

第十章 电子衍射130

第一节 电子衍射与X射线衍射的比较130

第二节 电子衍射原理131

一、布拉格定律与埃瓦尔德球图解法131

二、晶带轴定律和零层倒易面131

三、干涉函数与倒易点阵扩展133

四、电子衍射基本公式135

第三节 电子显微镜中的电子衍射136

一、有效相机常数136

二、选区电子衍射137

三、磁转角138

第四节 单晶体电子衍射花样的标定138

一、已知晶体结构时衍射花样的标定138

二、未知晶体结构时衍射花样的标定140

三、标准花样对照法140

第五节 复杂电子衍射花样140

一、高阶劳厄区斑点140

二、超点阵斑点141

三、孪晶斑点142

四、菊池线分析143

习题146

第十一章 高分辨电子显微术147

第一节 高分辨像的成像原理147

一、高分辨电子显微像的成像过程147

二、透射函数148

三、衬度传递函数150

四、谢尔策欠焦150

五、色差和会聚角对像分辨率的影响152

第二节 弱相位体高分辨像的直接解释152

一、晶格条纹像和一维结构像154

二、二维结构像155

第三节 高分辨像显示位错特征的方法156

习题159

第十二章 晶体薄膜衍衬成像分析160

第一节 电子显微镜图像的衬度160

一、质厚衬度160

二、相位衬度161

三、衍射衬度161

第二节 消光距离163

第三节 衍衬运动学164

一、基本假设164

二、完整晶体的衍射强度165

三、完整晶体衍射运动学理论对等厚条纹和等倾条纹的解释166

第四节 晶体缺陷分析169

一、非理想晶体的衍射衬度169

二、位错169

三、层错172

四、第二相粒子173

第五节 衍衬运动学理论的局限性174

习题174

第十三章 扫描电子显微镜176

第一节 电子束与固体样品作用时产生的信号176

一、二次电子176

二、背散射电子177

三、吸收电子178

四、透射电子178

五、特征X射线179

六、俄歇电子179

第二节 扫描电镜的构造和工作原理179

一、电子光学系统179

二、信号收集处理和图像显示记录系统180

三、真空系统和电子系统182

第三节 扫描电子显微镜的性能与特征182

一、分辨率182

二、放大倍数183

三、景深184

四、样品制备184

第四节 表面形貌衬度成像原理及应用185

一、二次电子成像原理185

二、二次电子形貌衬度的应用187

第五节 原子序数衬度原理及其应用187

一、背散射电子形貌衬度特点187

二、背散射电子原子序数衬度原理187

习题188

第十四章 波谱、能谱以及电子背散射衍射189

第一节 波谱仪189

一、波谱仪分析原理189

二、波谱仪的工作原理与结构190

三、波谱仪定性和定量分析192

第二节 能谱仪192

一、能谱仪的结构193

二、能谱仪定性分析195

三、能谱仪定量分析195

第三节 波谱仪／能谱仪的分析方法及特点196

一、点分析196

二、线分析196

三、面分析（X射线像）196

第四节 电子背散射衍射简介198

一、EBSD系统的硬件组成198

二、EBSD花样的标定200

三、EBSD的应用202

习题203

第十五章 超声波检测204

第一节 超声波检测基本原理205

一、超声场及介质的声参量简介205

二、超声波的分类205

三、超声波的速度206

四、超声波在介质中的传播特性207

五、超声场的特征209

第二节 超声波换能器210

第三节 超声波检测方法212

一、接触法与液浸法212

二、纵波脉冲反射法213

三、横波探伤法213

四、表面波探伤法214

五、兰姆波探伤法214

六、穿透法检测214

习题214

第十六章 其他常见无损探测方法215

第一节 射线检测215

一、射线检测的基本原理215

二、射线检测的方法215

三、常见的缺陷影像特征及判断217

四、中子照相219

第二节 液体渗透检测219

一、液体渗透探伤原理219

二、液体渗透探伤法的分类和检测方法220

第三节 磁粉检测222

一、磁粉检测的基本原理223

二、磁粉检测方法223

第四节 涡流检测228

一、涡流探伤的特点229

二、涡流检测的原理230

习题231

第十七章 热分析233

第一节 差热分析233

一、差热曲线的形成及差热分析的一般特点233

二、差热曲线提供的信息235

三、影响DTA曲线的因素236

四、实验数据的处理241

第二节 差示扫描量热法241

一、差示扫描量热法的特点241

二、差示扫描量热法的影响因素和数据处理243

第三节 热分析在金属合金研究中的应用243

一、相图的测绘243

二、熔点的确定244

三、测定钢的过冷奥氏体转变曲线245

四、研究合金的有序-无序转变246

五、研究淬火钢的回火246

六、非晶态合金晶化过程的研究247

七、居里点的测定249

习题249

附录250

附录A 物理常数250

附录B 常见晶体的标准电子衍射花样250

附录C 质量吸收系数μl／ρ254

附录D 原子散射因子f255

附录E 特征X射线的波长和能量表256

附录F 立方和六方晶体可能出现的反射258

参考文献259