《材料测试与研究方法A》教学大纲课程编号：B04020510课程名称：材料测试与研究方法A英文名称：TestingandResearchMethodsforMaterialsA课程性质：专业基础课学时/学分：64/4.00考核方式：闭卷考试先修课程：大学物理，材料科学基础，材料科学导论后继课程：金属材料学，热处理原理、工艺及设备，材料工程基础，金属材料专业实验，金属腐蚀与防护，合金熔炼原理与工艺，材料表面工程，生产管理，毕业实习与毕业设计适用专业及层次：金属材料工程专业本科生大纲执笔人：彭红瑞，李成栋大纲审核人：孙瑞雪一、课程性质与目标材料测试与研究方法是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握常用金属材料的分析测试方法以及常用分析仪器的原理、构成与特点。本课程系统学习晶体衍射原理及实验方法，材料显微组织分析仪器及分析方法（如X射线衍射分析方法、透射电镜、扫描电镜），材料成分分析方法（如电子探针、俄歇电子谱仪、光谱分析、质谱分析）以及金相显微分析、材料热分析方法、原子光谱、质谱、化学分析等内容。要求学生能够初步根据金属材料研发、生产需要，合理选择测试分析方法，并综合处理相关测试分析数据，得出正确结论。同时要求学生了解材料测试与研究方法相关领域的最新研究成果及科研动向，特别是常用质量控制涉及的金属材料测试与研究方法的发展趋势，从而丰富和拓宽学生在测试与研究方法方面的知识；为培养专业素质打下坚实的基础。通过本课程的学习，要求学生达到以下的目标：课程目标1：能够准确理解常用测试分析技术和分析仪器的原理，实验方法：能够运用所学知识，选用适当的方法、仪器进行材料分析：能够把握各种分析仪器的特点、分析范围和分析精度：得出正确的结论；能够分析各种典型的衍射花样、图谱、图像等测试结果：能够初步具备判断材料成分、组织结构与性能之间的关系的能力：并将金属材料领域常用的测试分析仪器和方法用于组织性能分析和质量控制。课程目标2：能够根据金属材料研究与开发技术方案的需要，合理选择材料测试与研究方法兼顾社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素设计、优化整体研究方案：能够对所研究金属材料的成分、组织结构和性能进行综合、系统测试分析，并综合处理相关测试分析数据，得出正确结论。二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系1
1 《材料测试与研究方法 A》教学大纲 课程编号：B04020510 课程名称：材料测试与研究方法 A 英文名称：Testing and Research Methods for Materials A 课程性质：专业基础课 学时/学分：64/4.00 考核方式：闭卷考试 先修课程：大学物理，材料科学基础，材料科学导论 后继课程：金属材料学，热处理原理、工艺及设备，材料工程基础，金属材料专业实 验，金属腐蚀与防护，合金熔炼原理与工艺，材料表面工程，生产管理，毕业实习与 毕业设计 适用专业及层次：金属材料工程专业本科生 大纲执笔人：彭红瑞，李成栋 大纲审核人：孙瑞雪 一、课程性质与目标 材料测试与研究方法是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。通过本课程的学习，使学 生掌握常用金属材料的分析测试方法以及常用分析仪器的原理、构成与特点。本课程系统学习晶 体衍射原理及实验方法，材料显微组织分析仪器及分析方法（如 X 射线衍射分析方法、透射电镜、 扫描电镜），材料成分分析方法（如电子探针、俄歇电子谱仪、光谱分析、质谱分析）以及金相显 微分析、材料热分析方法、原子光谱、质谱、化学分析等内容。要求学生能够初步根据金属材料 研发、生产需要，合理选择测试分析方法，并综合处理相关测试分析数据，得出正确结论。同时， 要求学生了解材料测试与研究方法相关领域的最新研究成果及科研动向，特别是常用质量控制涉 及的金属材料测试与研究方法的发展趋势，从而丰富和拓宽学生在测试与研究方法方面的知识； 为培养专业素质打下坚实的基础。通过本课程的学习，要求学生达到以下的目标： 课程目标 1：能够准确理解常用测试分析技术和分析仪器的原理，实验方法；能够运用所学知 识，选用适当的方法、仪器进行材料分析；能够把握各种分析仪器的特点、分析范围和分析精度， 得出正确的结论；能够分析各种典型的衍射花样、图谱、图像等测试结果；能够初步具备判断材 料成分、组织结构与性能之间的关系的能力；并将金属材料领域常用的测试分析仪器和方法用于 组织性能分析和质量控制。 课程目标 2：能够根据金属材料研究与开发技术方案的需要，合理选择材料测试与研究方法， 兼顾社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素设计、优化整体研究方案；能够对所研究金属 材料的成分、组织结构和性能进行综合、系统测试分析，并综合处理相关测试分析数据，得出正 确结论。 二、课程目标与毕业要求指标点的对应关系
毕业要求指标点课程目标毕业要求4.研究：能够基于材料科学原理4-1.能够采取正确的方法对金课程目标2和金属材料工程的专业知识并采用科学方属材料的成分、组织结构和性能法对复杂工程问题开展研究，包括设计实进行实验检测，具备组织结构分验、分析与解释数据，并通过信息综合得到析的能力。合理有效的结论。4-4.能够正确采集、整理实验数据，对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。毕业要求5.使用现代工具：能够针对金属5-2.掌握金属材料领域常用的课程目标1材料工程领域中的复杂工程问题，选择、使测试分析仪器和方法，并将其用用与开发恰当的计算机办公软件、计算机于组织性能分析和质量控制。辅助设计和信息技术工具、测试分析仪器及数据处理技术，进行预测、模拟与试验并能够理解其局限性。三、教学基本内容及要求绪论（支撑课程目标1、2）第一章X射线衍射分析原理（支撑课程目1、2）1.概述2.X射线的物理基础3.晶体几何基础4.X射线的衍射方向5.X射线衍射束的强度要求学生：了解X射线衍射的发展历史，掌握X射线的X射线的物理基础，掌握X射线在晶体中的衍射规律，掌握射线衍射束的衍射强度及其计算方法。，掌握用X射线衍射方法进行物相定性定量分析方法，掌握点阵常数的精确测量等。教学重点：连续射线及特征X射线的产生、X射线与物质的作用，莫塞莱定律，布拉格方程谢乐公式、X射线衍射实验方法、X射线衍射强度的计算等。教学难点：X射线与物质的作用，莫塞莱定律，布拉格方程，谢乐公式、X射线衍射强度的计算。第二章X射线多晶衍射方法及应用（支撑课程目标1、2）1.多晶衍射方法2.X射线物相分析3.点阵常数精确测定4.宏观应力的测定2
2 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 4. 研究：能够基于材料科学原理 和金属材料工程的专业知识并采用科学方 法对复杂工程问题开展研究，包括设计实 验、分析与解释数据，并通过信息综合得到 合理有效的结论。 4-1. 能够采取正确的方法对金 属材料的成分、组织结构和性能 进行实验检测，具备组织结构分 析的能力。 4-4. 能够正确采集、整理实验数 据，对实验结果进行分析和解 释，并通过信息综合得到合理有 效的结论。 课程目标 2 毕业要求 5. 使用现代工具：能够针对金属 材料工程领域中的复杂工程问题，选择、使 用与开发恰当的计算机办公软件、计算机 辅助设计和信息技术工具、测试分析仪器 及数据处理技术，进行预测、模拟与试验， 并能够理解其局限性。 5-2. 掌握金属材料领域常用的 测试分析仪器和方法，并将其用 于组织性能分析和质量控制。 课程目标 1 三、教学基本内容及要求 绪论 （支撑课程目标1、2） 第一章X射线衍射分析原理（支撑课程目1、2） 1.概述 2. X射线的物理基础 3.晶体几何基础 4. X射线的衍射方向 5.X射线衍射束的强度 要求学生：了解X射线衍射的发展历史，掌握X射线的X射线的物理基础，掌握 X射线在晶体 中的衍射规律，掌握X射线衍射束的衍射强度及其计算方法。，掌握用X射线衍射方法进行物相定 性定量分析方法，掌握点阵常数的精确测量等。 教学重点：连续X射线及特征X射线的产生、X射线与物质的作用，莫塞莱定律，布拉格方程， 谢乐公式、X射线衍射实验方法、X射线衍射强度的计算等。 教学难点：X射线与物质的作用，莫塞莱定律，布拉格方程，谢乐公式、X射线衍射强度的计 算。 第二章 X射线多晶衍射方法及应用（支撑课程目标1、2） 1.多晶衍射方法 2.X射线物相分析 3.点阵常数精确测定 4.宏观应力的测定
5.晶粒尺寸的测定6.X射线衍射的其它应用要求学生：掌握多晶衍射方法，X射线衍射仪的构造、原理及实验方法，掌握X射线衍射进行物相定性定量分析方法，掌握点阵常数精确测定方法，掌握宏观应力的测定方法，掌握运用谢乐公式进行晶粒尺寸的测定等。教学重点：多晶衍射方法，X射线衍射仪的构造、原理及实验方法，X射线衍射进行物相定性定量分析方法，点阵常数精确测定方法，宏观应力的测定方法，运用谢乐公式进行晶粒尺寸的测定等。教学难点：多晶衍射方法，X射线衍射进行物相定性定量分析方法，点阵常数精确测定方法宏观应力的测定方法，运用谢乐公式进行晶粒尺寸的测定等。第三章透射电子显微分析（支撑课程目标1、2）1.光学图像放大仪器2.电子波3.透射电镜的构造及工作原理4.电子衍射5.TEM显微图像衬度分析6.TEM用样品的制备要求学生：了解光学图像放大仪器（光学显微镜），了解电子波的性质，掌握.透射电镜的构造及工作原理，掌握电子衍射花样的标定，掌握TEM显微图像分析方法，掌握TEM用样品的制备方法等。教学重点：透射电镜的构造及工作原理，电子衍射花样的标定，TEM显微图像分析方法，TEM用样品的制备方法等。教学难点：电子衍射花样的标定，TEM显微图像分析方法，TEM用样品的制备方法等。第四章扫描电镜与电子探针（支撑课程目1、2）1.扫描电镜2.电子图像分析3.电子探针的工作原理与结构4.电子探针仪的分析方法要求学生：掌握扫描电镜的工作原理，掌握扫描电镜电子图像的分析方法掌握电子探针的工作原理与结构及电子探针仪的分析方法等。教学重点：扫描电镜电子图像的分析方法，二次电子像及背散射电子像的不同：电子探针的工作原理与结构，及电子探针仪的分析方法等。教学难点：二次电子像及背散射电子像的不同电子探针仪的分析方法等。第五章光电子能谱与俄歇电子能谱（支撑课程目标1、2）1.光电子能谱的基本原理2.光电子能谱实验技术3
3 5.晶粒尺寸的测定 6. X射线衍射的其它应用 要求学生：掌握多晶衍射方法，X射线衍射仪的构造、原理及实验方法，掌握 X射线衍射进 行物相定性定量分析方法，掌握点阵常数精确测定方法，掌握宏观应力的测定方法，掌握运用谢 乐公式进行晶粒尺寸的测定等。 教学重点：多晶衍射方法，X 射线衍射仪的构造、原理及实验方法， X 射线衍射进行物相定 性定量分析方法，点阵常数精确测定方法，宏观应力的测定方法，运用谢乐公式进行晶粒尺寸的 测定等。 教学难点：多晶衍射方法，X 射线衍射进行物相定性定量分析方法，点阵常数精确测定方法， 宏观应力的测定方法，运用谢乐公式进行晶粒尺寸的测定等。 第三章 透射电子显微分析（支撑课程目标 1、2） 1.光学图像放大仪器 2.电子波 3.透射电镜的构造及工作原理 4.电子衍射 5. TEM 显微图像衬度分析 6. TEM 用样品的制备 要求学生：了解 光学图像放大仪器（光学显微镜），了解电子波的性质，掌握.透射电镜的构 造及工作原理，掌握电子衍射花样的标定，掌握 TEM 显微图像分析方法，掌握 TEM 用样品的制 备方法等。 教学重点：透射电镜的构造及工作原理，电子衍射花样的标定，TEM 显微图像分析方法，TEM 用样品的制备方法等。 教学难点：电子衍射花样的标定， TEM 显微图像分析方法， TEM 用样品的制备方法等。 第四章 扫描电镜与电子探针 （支撑课程目 1、2） 1.扫描电镜 2.电子图像分析 3.电子探针的工作原理与结构 4.电子探针仪的分析方法 要求学生：掌握 扫描电镜的工作原理，掌握扫描电镜电子图像的分析方法；掌握电子探针的 工作原理与结构及电子探针仪的分析方法等。 教学重点：扫描电镜电子图像的分析方法，二次电子像及背散射电子像的不同；电子探针的 工作原理与结构，及电子探针仪的分析方法等。 教学难点：二次电子像及背散射电子像的不同；电子探针仪的分析方法等。 第五章 光电子能谱与俄歇电子能谱（支撑课程目标 1、2） 1.光电子能谱的基本原理 2.光电子能谱实验技术
3.光电子能谱的应用4.俄歇电子能谱分析要求学生：掌握俄歇电子谱仪的工作原理，掌握俄歇电子谱的分析方法等。教学重点：俄歇电子谱仪的工作原理，俄歇电子谱的分析方法等。教学难点：俄歇电子谱的分析方法第六章：光谱分析（支撑课程目标1、2）1.光谱分析法及其分类2.原子、分子结构与光谱3.原子发射光谱法4.原子吸收光谱法5.原子荧光光谱法要求学生：掌握原子发射、吸收和荧光光谱的原理、仪器构成及其应用。教学重点：（1）原子发射光谱（2）原子吸收光谱法（3）原子荧光光谱法教学难点：（1）三种光谱的原理（2）三种光谱分析的使用范围与异同点第七章：热分析技术（支撑课程目标1、2）1.概述2.差热分析3.差示扫描量热法4.热重分析5.热分析仪器的发展趋势要求学生：掌握差热分析、差示扫描量热法、热重分析的原理、仪器构成及其应用。教学重点：（1）差热分析的基本原理（2）差示扫描量热法（3）热重分析教学难点：（1）差示扫描量热法与差热分析的异同点（2）三种热分析方法的联用与选择依据第八章：质谱分析（支撑课程目标1、2）1.概述2.质谱的基本知识3.离子的主要类型4.质谱定性分析5.质谱定量分析要求学生：掌握质谱分析的原理、仪器构成及其应用。教学重点：（1）质谱的基本原理（2）质谱定性分析（3）质谱定量分析教学难点：（1）质谱分析与光谱分析的综合应用与选择依据第九章：光学显微分析（支撑课程目标1、2）1.概述2.晶体光学基础4
4 3.光电子能谱的应用 4.俄歇电子能谱分析 要求学生：掌握俄歇电子谱仪的工作原理，掌握俄歇电子谱的分析方法等。 教学重点：俄歇电子谱仪的工作原理，俄歇电子谱的分析方法等。 教学难点：俄歇电子谱的分析方法 第六章：光谱分析（支撑课程目标 1、2） 1.光谱分析法及其分类 2.原子、分子结构与光谱 3.原子发射光谱法 4.原子吸收光谱法 5.原子荧光光谱法 要求学生：掌握原子发射、吸收和荧光光谱的原理、仪器构成及其应用。 教学重点：（1）原子发射光谱 （2）原子吸收光谱法 （3）原子荧光光谱法 教学难点：（1）三种光谱的原理 （2）三种光谱分析的使用范围与异同点 第七章：热分析技术（支撑课程目标 1、2） 1.概述 2.差热分析 3.差示扫描量热法 4.热重分析 5.热分析仪器的发展趋势 要求学生：掌握差热分析、差示扫描量热法、热重分析的原理、仪器构成及其应用。 教学重点：（1）差热分析的基本原理 （2）差示扫描量热法 （3）热重分析 教学难点：（1）差示扫描量热法与差热分析的异同点 （2）三种热分析方法的联用与选择依据 第八章：质谱分析（支撑课程目标 1、2） 1.概述 2.质谱的基本知识 3.离子的主要类型 4.质谱定性分析 5.质谱定量分析 要求学生：掌握质谱分析的原理、仪器构成及其应用。 教学重点：（1）质谱的基本原理 （2）质谱定性分析 （3）质谱定量分析 教学难点：（1）质谱分析与光谱分析的综合应用与选择依据 第九章：光学显微分析（支撑课程目标 1、2） 1.概述 2.晶体光学基础
3.光学显微分析方法4.特殊光学显微分析方法5.光学显微分析样品的制备6.光学显微分析的应用要求学生：掌握光学显微分析的原理、仪器构成、样品制备及其应用。教学重点：（1）光学显微分析方法（2）特殊光学显微分析方法（3）光学显微分析样品的制备（4）光学显微分析的应用教学难点：（1）光学显微分析的应用范围（2）光学显微分析与电子显微分析的应用范围第十章：金属材料无损检测（支撑课程目标1、2)1.概述2.超声无损检测3.涡流无损检测要求学生：掌握无损检测的原理、仪器构成、样品制备及其应用。教学重点：（1）超声无损检测（2）涡流无损检测教学难点：（1）无损检测方法的综合应用第十一章：金属材料测试方法的综合应用（支撑课程目标1、2）1.材料成分的测试2.材料结构的测试3.材料显微术及其样品制备方法的选择4.材料形成过程研究5.材料剖析要求学生：综合运用所学方法，进行金属材料成分、组织、结构的综合分析。教学重点：（1）材料成分的测试（2）材料结构的测试（3）材料显微术教学难点：（1）材料形成过程研究（2）材料剖析与失效分析四、教学安排（学时数64）1、教学环节安排课程目标（毕业要求指标具体知识与能力要求采用的教学环节点)掌握金属材料领域常用的测试课堂授课、讨论课、作业、课程目标1（指标点5-2）分析仪器和方法，并将其用于自学组织性能分析和质量控制。采取正确的方法对金属材料的课堂授课、讨论课、作业、课程目标2（指标点4-1、4-4）自学成分、组织结构和性能进行测5
5 3.光学显微分析方法 4.特殊光学显微分析方法 5.光学显微分析样品的制备 6. 光学显微分析的应用 要求学生：掌握光学显微分析的原理、仪器构成、样品制备及其应用。 教学重点：（1）光学显微分析方法 （2）特殊光学显微分析方法 （3）光学显微分析样品的制备 （4）光学显微分析的应用 教学难点：（1）光学显微分析的应用范围 （2）光学显微分析与电子显微分析的应用范围 第十章：金属材料无损检测（支撑课程目标 1、2） 1. 概述 2. 超声无损检测 3. 涡流无损检测 要求学生：掌握无损检测的原理、仪器构成、样品制备及其应用。 教学重点：（1）超声无损检测 （2）涡流无损检测 教学难点：（1）无损检测方法的综合应用 第十一章：金属材料测试方法的综合应用（支撑课程目标 1、2） 1. 材料成分的测试 2. 材料结构的测试 3. 材料显微术及其样品制备方法的选择 4. 材料形成过程研究 5. 材料剖析 要求学生：综合运用所学方法，进行金属材料成分、组织、结构的综合分析。 教学重点：（1）材料成分的测试 （2）材料结构的测试 （3）材料显微术 教学难点：（1）材料形成过程研究 （2）材料剖析与失效分析 四、教学安排（学时数64） 1、教学环节安排 课程目标（毕业要求指标 点） 具体知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标1（指标点5-2） 掌握金属材料领域常用的测试 分析仪器和方法，并将其用于 组织性能分析和质量控制。 课堂授课、讨论课、作业、 自学 课程目标2（指标点4-1、4-4） 采取正确的方法对金属材料的 成分、组织结构和性能进行测 课堂授课、讨论课、作业、 自学