litceysel.ru
добавить свой файл
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ



утверждаю

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

_____________________ Л.С.Гребнев

"_26_" __ноября__ 2001 г.


ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


Рентгенография и электронная микроскопия


Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки

дипломированных специалистов 651300 Металлургия

Специальность 110500 Металловедение и термическая обработка металлов


Москва 2001 г.


1. ЦЕЛь дисциплины

Научить использованию теоретических основ дифракционных и электронно- микроскопических методов изучения структуры металлов и сплавов, выбору этих методов, их применению и интерпретации полученных результатов для изучения структуры металлов и сплавов, а также для контроля качества металлических материалов и технологий их обработки.

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ УМЕНИЯ И НАВЫКИ

Уметь проводить структурные исследования, анализировать их результаты и оценивать достоверность; готовить образцы для рентгеноструктурного и электронно-микроскопического исследования, получать, измерять и рассчитывать рентгенограммы и электронограммы, анализировать результаты с учетом точности и чувствительности методов ; использовать справочную литературу по рентгеноструктурному анализу; анализировать результаты исследования в просвечивающем и сканирующем электронных микроскопах и рентгеновском микроанализаторе.


3. Объём дисциплины и виды учебной работы (час)


Табл.1


Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

8


9

Общая трудоёмкость

250

120

130

Аудиторные занятия

119

51

68

Лекции

51

17

34

Практические занятия (ПЗ)










Семинары (С)










Лабораторные работы (ЛР)

68

34

34

Самостоятельная работа

131

62

69

Курсовой проект (работа)










Расчётно-графическая работа










Реферат










Другие виды самостоятельной

работы











Вид итогового контроля




зачет

экзамен


4. Содержание учебной дисциплины


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


Табл. 2





Раздел дисциплины

Лекции

ЛР

1

Физика рентгеновских лучей

*




2

Теория дифракции рентгеновских лучей и принципы рентгеноструктурного анализа

*

*

3

Рентгеноанализ монокристаллов

*

*

4

Рентгеновский анализ поликристаллов

*

*

5

Рентгеноанализ сплавов

*

*

6

Рентгеноанализ преимущественных ориентировок

*

*

7


Применение рентгеноструктурного анализа для изучения литого, деформированного и отожженного металла

*

*

8

Электронография и нейтронография

*

*

9

Дифракционная электронная микроскопия

*

*

10

Сканирующая электронная микроскопия и микрорентгеноспектральный анализ

*

*

11

Использование рентгенографического и электронно-оптического методов анализа в металловедении


*


*



Раздел 1. Физика рентгеновских лучей

Дифракционные методы изучения структуры металлов и их роль в развитии физических основ металловедения. Рентгеновский и электронномикроскопический анализ в практике работы заводских лабораторий и научно-исследовательских институтов. Рентгеновские лучи, их получение и свойства. Уравнение Вульфа- Брэггов. Рентгеновский спектрограф. Основные закономерности сплошного и характеристического спектров рентгеновских лучей.

Явления, сопровождающие прохождение рентгеновских лучей через вещество. Основной закон ослабления. Классическое и квантовое рассеяние рентгеновских лучей. Фотоэлектрический эффект. Вторичное характеристическое излучение. -фильтры. Методы регистрации рентгеновских лучей: фотографическая регистрация, ионизационные, сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы. Принцип и методы рентгеноспектрального анализа. Основы методов рентгеновской и -дефектоскопии.


Раздел 2. Теория дифракции рентгеновских лучей и принципы рентгеноструктурного анализа

Основные уравнения дифракции рентгеновских лучей. Интерференция лучей, рассеянных атомным рядом, плоскостью, трехмерной решеткой. Уравнения Лауэ.

Обратная решетка. Свойства ее радиус-вектора. Уравнения дифракции в векторной форме. Построение Эвальда, условия “отражения” рентгеновских лучей, общая характеристика методов рентгеноструктурного анализа.

Раздел 3. Рентгеноанализ монокристаллов

Метод Лауэ. Вид рентгенограммы. Определение ориентировки и симметрии кристалла. Метод вращения кристалла. Определение периодов идентичности и типа решетки Бравэ.

Раздел 4. Рентгеновский анализ поликристаллов

Метод Дебая. Вид рентгенограмм, выбор условий съемки и расчет рентгенограмм.

Факторы интенсивности: атомный, структурный фактор, законы погасания для объемноцентрированных, гранецентрированных, гексагональной плотноупакованной решетки. Угловой, абсорбционный, температурный факторы интенсивности, факторы повторяемости. Интегральная интенсивность дифракционных максимумов, ее измерение. Отражательная способность. Первичная и вторичная экстинкция.

Определение структуры по рентгенограмме поликристалла. Индицирование рентгенограмм поликристаллов кубической, тетрагональной и гексагональной сингоний.

Прецизионное измерение периода кристаллической решетки.

Качественный и количественный фазовый анализ. Анализ карбидных, нитридных и интерметаллидных фаз в сплавах, неметаллических включений. Рентгеновский анализ металлических расплавов и стекол.

Раздел 5. Рентгеноанализ сплавов

Структурные типы твердых растворов и их определение. Концентрационная зависимость периодов решетки твердых растворов. Построение диаграмм состояния.

Упорядоченные твердые растворы. Ближний и дальний порядок. Степень порядка и ее зависимость от температуры. Сверхструктуры на основе ОЦК, ГЦК и гексагональной компактной решетки и их анализ.


Анализ процессов распада пересыщенных твердых растворов. Изменение периода кристаллической решетки при распаде твердого раствора. Непрерывный и прерывистый распад. Спинодальный распад.

Раздел 6. Рентгеноанализ преимущественных ориентировок

Аксиальные текстуры, текстуры прокатки. Полюсные фигуры, их построение и анализ. Обратные полюсные фигуры. Функция распределения ориентировок.

Раздел 7. Применение рентгеноструктурного анализа для изучения литого,

деформированного и отожженного металла

Рентгеновское определение зональных напряжений. Метод “sin2 “. Экономическая эффективность неразрушающих методов определения зональных напряжений.

Определение размеров кристаллов. Связь размеров и формы узлов обратной решетки с размерами и формой кристалла. Уширение рентгеновских линий инструментальное и физическое. Дисперсность кристаллитов и уширение рентгеновских линий. Формула Селякова-Шерера. Микродеформации решетки и ширина рентгеновских линий. Общая их характеристика. Области применимости, информационные возможности. Методы гармонического анализа формы рентгеновских линий. Метод аппроксимации. Рентгеновский анализ распределения и плотности дислокаций.

Рентгеноанализ возврата и рекристаллизации. Определение размера частиц по числу рефлексов на интерференционном кольце.

Раздел 8. Электронография и нейтронография

Рассеяние электронов и нейтронов веществом. Электронограмма поликристалла и монокристалла. Применение электронографии и нейтронографии.

Раздел 9. Дифракционная электронная микроскопия

Электронные линзы, их аберрации. Дифракционная теория формирования изображения. Оптическая схема просвечивающего микроскопа. Формирование изображения в просвечивающем микроскопе, разрешающая способность, методы исследования металлов - метод реплик и тонких фольг.

Изображение кристалла. Кинематическая теория дифракционного контраста. Контраст в изображении совершенного и несовершенного кристалла. Контраст в изображении дислокаций, дефектов упаковки, границ зерен. Определение плотности дислокаций. Контраст в изображении включений второй фазы и гетерогенных структур. Прямое разрешение решетки.


Раздел 10. Сканирующая электронная микроскопия и

микрорентгеноспектральный анализ

Сканирующий электронный микроскоп - микроанализатор. Типы сигналов, разрешение, информационные возможности. Оже- спектроскопия и другие методы элементного анализа.

Раздел 11. Использование рентгенографического и электронно-оптического

методов анализа в металловедении

Решение типичных металловедческих задач методами рентгеновского и электронно-оптического анализов. Сопоставление возможностей разных методов анализа структуры металлов и сплавов.


Примерный перечень лабораторных работ


Табл.3




Наименование лабораторных работ

1

Рентгеновская техника. Изучение рентгеновских трубок, аппаратов для фотометода и рентгеновских камер

2

Проверка закона ослабления рентгеновских лучей

3

Определение ориентировки кристалла по лауэграмме.

4

Определение периода решетки монокристалла по рентгенограмме вращения

5

Определение кристаллической структуры поликристалла кубической сингонии: приготовление образцов и их съемка в камере РКД; установление вещества по межплоскостным расстояниям; индицирование дебаеграммы; определение периода решетки

6

Рентгеновский дифрактометр. Запись дифрактограммы и ее расчет


7

Качественный фазовый анализ

8

Прецизионное определение периода кристаллической решетки

9

Построение границы растворимости в двухкомпонентной системе

10

Рентгеноанализ аксиальной текстуры

11

Изучение текстурной приставки к дифрактометру и анализ текстуры прокатанного листа.

12

Определение зональных напряжений в поверхностных слоях методом “sin2 “.

13

Определение характера распределения и плотности дислокаций по уширению рентгеновских линий.

14

Изучение устройства электронографа. Фазовый анализ по электронограмме поликристалла.

15

Определение структуры и ориентировки по точечной электронограмме

16

Изучение упорядочения нейтронографическим методом

17

Изучение просвечивающего электронного микроскопа. Приготовление объектов и их исследование.

18

Кристаллогеометрический анализ изображений, полученных в ПЭМ

19

Определение плотности дислокаций с помощью ПЭМ


20

Изучение растрового электронного микроскопа - микроанализатора


6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


6.1. Рекомендуемая литература

  1. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. -М.: Металлургия, 1994. -632 с.

  2. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. -М.: МИСИС-Издательство, 2002г.


6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

  1. Модели многогранников и кристаллических структур

  2. Расчетные компьютерные программы



7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Лаборатория рентгеноструктурного анализа

2. Лаборатория электронной микроскопии

Компьютерный класс

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению 651300 Металлургия.

Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине.

Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 21 ноября 2001 г., протокол №39.

Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев