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內(nèi)容簡介

　　本書闡述了材料晶體粉末衍射、電子背散衍射和透射電子衍射基礎(chǔ)理論及應(yīng)用。重點(diǎn)闡述了常見材料織構(gòu)的理論極圖的繪制方法、任意單晶取向下理論背散電子衍射菊池花樣、理論透射電子衍射斑點(diǎn)花樣的繪制方法及常見織構(gòu)的理論極圖、電子背散衍射菊池花樣和透射電子衍射花樣，補(bǔ)充和完善了歐拉空間與織構(gòu)類型的關(guān)系式，添加了金屬材料織構(gòu)表征應(yīng)用的實(shí)例。本書為表征晶體結(jié)構(gòu)提供了解析方法，同時(shí)為設(shè)計(jì)粉晶衍射、四元單晶衍射、電子背散衍射和透射電子衍射晶體結(jié)構(gòu)表征智能化分析軟件提供了數(shù)學(xué)模型。本書可作為高等院校材料、冶金、化工和礦物加工等各專業(yè)教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的廣大科技工作者的參考書和工具書。

作者簡介

　　陳亮維，男，1968年5月生，籍貫湖南雙峰，教授級(jí)高工，博士。1991年6月畢業(yè)于中南大學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)，2009年12月前在昆明貴金屬研究所從事材料晶體結(jié)構(gòu)與性能表征及無損檢測工作。2010年1月以后在昆明理工大學(xué)承擔(dān)"材料晶體結(jié)構(gòu)表征"碩士生和博士生課程教學(xué)、"無損檢"量子力學(xué)"2門本科生課程教學(xué)及大量的實(shí)測"驗(yàn)教學(xué)。主持和參與多項(xiàng)基金項(xiàng)目，多次為企業(yè)解決實(shí)際技術(shù)難題。建立了50余項(xiàng)物相晶體粉未衍射國際標(biāo)準(zhǔn)，出版學(xué)術(shù)專著4部;獲省級(jí)科研獎(jiǎng)勵(lì)3項(xiàng)，獲得國際晶體組織授予的杰出貢獻(xiàn)證書3本，2009年獲云南省中青年學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人稱號(hào)。易健宏，男，1965年5月生，籍貫湖南株洲，二級(jí)教授，博士，先后入選新世紀(jì)人才計(jì)劃和云南省高端人才計(jì)劃。主要從事磁性材料理論與制備、稀貴金屬材料與技術(shù)、粉末冶金基礎(chǔ)理論與材料制備等方面的研究。承擔(dān)國家科技攻關(guān)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、國家"863"計(jì)劃、國家軍工計(jì)劃等科研項(xiàng)目40余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，主編教材1本，出版著作3部;先后獲得"云嶺學(xué)者"和"中國青年科技獎(jiǎng)"等榮譽(yù)，獲得國家級(jí)及省部級(jí)以上科研教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)。虞瀾，女，1968年2月生，籍貫江蘇，教授博士。1988年畢業(yè)于四川大學(xué)金屬材料專業(yè)2004~2008年于德國馬普固體物理研究所熱電薄膜方向攻讀博士學(xué)位，主講"材料科學(xué)基礎(chǔ)"（省級(jí)雙語精品課）、"材料物理"、"稀貴金屬材料學(xué)"等本科、研究生課程。主要研究領(lǐng)域?yàn)闊犭?、光電、磁性等新型功能陶瓷及薄膜的制備和性能研究，以及原子層熱電堆薄膜及器件的研發(fā);主持了3項(xiàng)國家基金項(xiàng)目，主持或參加了省部級(jí)、國際合作等10余項(xiàng)，獲得了省級(jí)科研和教學(xué)成果獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)，出版專著1部。史慶南，男，漢族，1956年11月生于云南德欽，二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師。1982年2月畢業(yè)于昆明工學(xué)院壓力加工專業(yè)，1985年在北京鋼鐵學(xué)院獲壓力加工專業(yè)碩士學(xué)位。曾在日本東京大學(xué)和法國國立高等工程技術(shù)學(xué)院（ENSAM）做高級(jí)訪問學(xué)者。獲2006年云南省有突出貢獻(xiàn)的優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才稱號(hào)，云南省教學(xué)名師。在長期從事教學(xué)工作中，為大學(xué)本科生和研究生講授了"軋制工藝學(xué)""金屬塑性加工學(xué)"塑性加工物理基礎(chǔ)"等10余門課程。獲云南省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)和國家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，云南省自然科學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)3項(xiàng)，出版著作3部。

圖書目錄

第1章晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 001
1.1 空間點(diǎn)陣、晶胞和原子坐標(biāo) 001
1.2 晶面指數(shù)和晶向指數(shù) 002
1.2.1 三指數(shù)法 002
1.2.2 四指數(shù)法 003
1.3 晶體學(xué)中的對稱操作元素 005
1.4 晶系、點(diǎn)群和空間群 007
1.5 倒易點(diǎn)陣及晶體學(xué)公式的推導(dǎo) 013
1.5.1 倒易點(diǎn)陣的確定方法和基本性質(zhì) 013
1.5.2 實(shí)際晶體的倒易點(diǎn)陣和實(shí)際發(fā)生衍射的晶面指數(shù)特征 015
1.5.3 倒易點(diǎn)陣的應(yīng)用 017
參考文獻(xiàn) 021
第2章 X 射線衍射分析原理及應(yīng)用 022
2.1 布拉格衍射定律 022
2.2 X 射線衍射強(qiáng)度理論基礎(chǔ) 024
2.2.1 一個(gè)電子對X 射線的散射作用 024
2.2.2 一個(gè)原子對X 射線的散射作用 025
2.2.3 一個(gè)晶胞對X 射線的散射作用 026
2.2.4 一個(gè)小單晶對X 射線的散射作用 031
2.2.5 擴(kuò)展到整個(gè)粉晶對X 射線的散射作用 034
2.3 X 射線衍射分析的應(yīng)用 038
2.3.1 晶粒大小和晶格畸變的分析 038
2.3.2 殘余應(yīng)力分析 039
2.3.3 短波長X 射線應(yīng)力測試的新技術(shù)和新裝備 042
2.3.4 結(jié)晶度的計(jì)算 046
2.3.5 小角X 射線散射（SAXS） 047
2.3.6 人造超晶格的測定 048
2.3.7 薄膜試樣的測定 049
2.3.8 物相的定量分析 056
2.3.9 新物相衍射峰的指標(biāo)化 056
2.4 衍射樣品的制備 061
參考文獻(xiàn) 061
第3章粉末衍射晶體結(jié)構(gòu)精修 063
3.1 全譜擬合的理論概述 064
3.1.1 峰形函數(shù) 065
3.1.2 峰寬函數(shù)Hk 067
3.1.3 背底函數(shù)Y ib 069
3.1.4 擇優(yōu)取向校正 069
3.2 粉末衍射全譜擬合實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 070
3.3 粉末法從頭測定晶體結(jié)構(gòu) 071
3.3.1 X 射線衍射測定單晶結(jié)構(gòu)的一般步驟與傳統(tǒng)粉末法的困難 072
3.3.2 粉末衍射測定晶體結(jié)構(gòu)的步驟 072
3.3.3 粉末衍射從頭測定晶體結(jié)構(gòu)舉例 073
3.3.4 Fullprof 運(yùn)行演示 075
3.4 全譜擬合法在物相分析中的應(yīng)用 086
3.4.1 物相定性分析 086
3.4.2 物相定量分析 088
參考文獻(xiàn) 091
第4章 X 射線衍射宏觀織構(gòu)表征 092
4.1 極射投影、極氏網(wǎng)、烏爾夫網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)投影圖 092
4.1.1 極射投影原理 092
4.1.2 極氏網(wǎng)與烏爾夫網(wǎng)的繪制原理與應(yīng)用 092
4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)投影圖的繪制原理 094
4.2 織構(gòu)的定義和測試 096
4.2.1 織構(gòu)的定義 096
4.2.2 織構(gòu)的測試方法 097
4.3 極圖的常規(guī)分析 098
4.4 立方晶系中任意織構(gòu)的理論極圖計(jì)算及常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 100
4.4.1 立方晶系任意織構(gòu)理論極圖的計(jì)算 100
4.4.2 面心立方常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 103
4.4.3 鋼鐵常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 105
4.4.4 部分理論極圖織構(gòu)的實(shí)測驗(yàn)證 106
4.5 六方晶系任意織構(gòu)的理論極圖計(jì)算及常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 107
4.5.1 六方晶系任意織構(gòu)的理論極圖計(jì)算 107
4.5.2 鈦的常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 108
4.5.3 鋯的常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 113
4.5.4 鋅的常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 115
4.5.5 鎂合金的常見織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 118
4.5.6 六方晶體織構(gòu)理論極圖的驗(yàn)證 120
4.6 反極圖的定義與分析 121
參考文獻(xiàn) 122
第5章金屬材料織構(gòu)表征應(yīng)用 123
5.1 立方晶體生長織構(gòu) 123
5.1.1 化學(xué)氣相沉積生長Ta 晶體織構(gòu) 123
5.1.2 離子濺射Ag 織構(gòu) 125
5.1.3 電鍍Au 的織構(gòu) 126
5.2 立方結(jié)構(gòu)金屬的變形織構(gòu)和退火織構(gòu) 127
5.2.1 鍛壓、擠壓和拉拔形成的變形織構(gòu)和退火織構(gòu) 127
5.2.2 軋制變形織構(gòu)和退火織構(gòu) 128
5.3 織構(gòu)對抗拉強(qiáng)度的影響 134
5.4 FCC 金屬材料織構(gòu)與滑移系的關(guān)系 135
參考文獻(xiàn) 137
第6章 EBSD 微觀織構(gòu)的表征 138
6.1 EBSD 分析中常用的術(shù)語 138
6.2 EBSD 的菊池花樣與晶體結(jié)構(gòu)之間的數(shù)理關(guān)系 141
6.2.1 面心立方晶體背散射電子衍射菊池花樣的特征 143
6.2.2 體心立方晶體背散射電子衍射菊池花樣的特性 146
6.2.3 密排六方晶體背散射電子衍射菊池花樣的特性 148
6.3 EBSD 樣品制備方法 149
6.4 EBSD 分析數(shù)據(jù)的采集 154
6.5 晶體取向與歐拉角的關(guān)系式 169
6.5.1 Roe 法則下晶體取向與歐拉角關(guān)系式的推導(dǎo) 170
6.5.2 Bunge 法則下晶體取向與歐拉角關(guān)系式的推導(dǎo) 177
6.5.3 ODF 分析結(jié)果的驗(yàn)算及ODF 截面圖的特征 180
6.6 EBSD 分析實(shí)例 185
參考文獻(xiàn) 190
第7章透射電子衍射斑點(diǎn)花樣分析 191
7.1 透射電子衍射原理 191
7.2 衍射花樣特征 193
7.3 多晶電子衍射譜的標(biāo)定 194
7.4 單晶帶或零階勞厄帶（zero order Laue zone）花樣的指數(shù)標(biāo)定 195
7.5 單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)圖的繪制 197
7.5.1 立方晶體單晶的標(biāo)準(zhǔn)電子衍射斑點(diǎn)花樣的繪制 198
7.5.2 四方晶系單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)圖的繪制 203
7.5.3 正交晶體單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)花樣的繪制 205
7.5.4 密排六方晶體單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)花樣的繪制 212
7.5.5 菱方晶體單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)花樣的繪制 213
7.5.6 單斜晶系和三斜晶系單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)花樣的繪制 215
7.6 電鏡操作與新相晶體結(jié)構(gòu)表征 216
7.7 多晶帶、高階勞厄帶（higher order Laue zone）衍射花樣的標(biāo)定 219
7.8 透射電鏡電子衍射花樣的應(yīng)用 221
參考文獻(xiàn) 229
第8章晶體衍射數(shù)據(jù)分析總結(jié)與展望 230
8.1 各種晶體衍射的共同理論基礎(chǔ) 230
8.2 粉末晶體衍射指標(biāo)化軟件的設(shè)計(jì) 230
8.3 EBSD 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析軟件的設(shè)計(jì) 231
8.4 四元單晶衍射數(shù)據(jù)分析方法 232
8.5 透射電鏡電子衍射應(yīng)用的新展望 234
第9章 X 射線衍射儀 235
9.1 衍射儀產(chǎn)品的介紹 235
9.1.1 TD-3500 型衍射儀 237
9.1.2 TD-3700 型X 射線衍射儀 238
9.1.3 TD-5000 X 射線單晶衍射儀 240
9.2 衍射儀常用的附件 242
9.2.1 高低溫附件 242
9.2.2 織構(gòu)和應(yīng)力測試附件 243
9.3 衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和分析系統(tǒng) 243
9.3.1 數(shù)據(jù)采集軟件 244
9.3.2 數(shù)據(jù)處理軟件 248
9.4 特殊應(yīng)用實(shí)例—外延生長晶體的結(jié)構(gòu)表征 250
9.4.1 簡易的織構(gòu)因子測量 251
9.4.2 薄膜傾斜角測定 251
9.5 X 射線衍射儀的關(guān)鍵硬件 253
9.5.1 射線管靶材 253
9.5.2 X 射線發(fā)生器 254
9.5.3 測角儀 255
9.5.4 X 射線單色化 257
9.5.5 探測器 257
9.6 TD 系列衍射儀常見故障診斷方法 258
附錄 260
附錄1 在Roe 系統(tǒng)中立方晶系的織構(gòu)與歐拉角的對應(yīng)關(guān)系表260
附錄2 體心立方點(diǎn)陣的倒易點(diǎn)陣平面基本數(shù)據(jù) 275
附錄3 面心立方點(diǎn)陣的倒易點(diǎn)陣平面的基本數(shù)據(jù) 277
附錄4 六方密堆晶體（軸比c/a=1.63）倒易點(diǎn)陣平面的基本數(shù)據(jù) 280
附錄5 標(biāo)準(zhǔn)電子衍射花樣 283