本教材以晶體衍射結(jié)構(gòu)表征為主線，介紹了X射線衍射、背散電子衍射和透射電子衍射的共性問(wèn)題。書(shū)中運(yùn)用倒易點(diǎn)陣數(shù)學(xué)，詳細(xì)推導(dǎo)了晶體學(xué)結(jié)構(gòu)公式和單晶標(biāo)準(zhǔn)透射電子衍射斑點(diǎn)圖；運(yùn)用純數(shù)學(xué)推導(dǎo)和補(bǔ)充了背散電子衍射檢測(cè)中的核心晶體學(xué)公式，即晶體取向與歐拉空間的關(guān)系式，關(guān)系式包括了立方晶系、四方晶系、正交晶系和六方晶系等，擴(kuò)展了TD方向的關(guān)系式；建立了一套立方晶系和六方晶系與任意織構(gòu)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)極圖的繪制方法，給出面心立方和體心立方的常見(jiàn)織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖，也給出鈦、鋯、鎂和鋅的部分織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖，利用織構(gòu)信息提出了材料的取向因子和啟動(dòng)滑移系數(shù)目的計(jì)算方法；介紹了一種未知新物相利用X射線衍射數(shù)據(jù)手工計(jì)算晶體結(jié)構(gòu)的方法和董成教授編程的晶體指標(biāo)化軟件分析法，fullpro軟件晶體結(jié)構(gòu)精修方法；介紹了晶體衍射檢測(cè)的應(yīng)用特例。
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(duì)稱(chēng)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(duì)X 射線的散射作用 024
2.2.2 一個(gè)原子對(duì)X 射線的散射作用 025
2.2.3 一個(gè)晶胞對(duì)X 射線的散射作用 026
2.2.4 一個(gè)小單晶對(duì)X 射線的散射作用 031
2.2.5 擴(kuò)展到整個(gè)粉晶對(duì)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(zhǎng)X 射線應(yīng)力測(cè)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(cè)定 048
2.3.7 薄膜試樣的測(cè)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(cè)定晶體結(jié)構(gòu) 071
3.3.1 X 射線衍射測(cè)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(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的步驟 072
3.3.3 粉末衍射從頭測(cè)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(cè)試 096
4.2.1 織構(gòu)的定義 096
4.2.2 織構(gòu)的測(cè)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(jiàn)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(jiàn)織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 103
4.4.3 鋼鐵常見(jiàn)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(cè)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(jiàn)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(jiàn)織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 108
4.5.3 鋯的常見(jiàn)織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 113
4.5.4 鋅的常見(jiàn)織構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)極圖 115
4.5.5 鎂合金的常見(jiàn)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(zhǎng)織構(gòu) 123
5.1.1 化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)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(duì)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(yǔ) 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(cè)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(zhǎng)晶體的結(jié)構(gòu)表征 250
9.4.1 簡(jiǎn)易的織構(gòu)因子測(cè)量 251
9.4.2 薄膜傾斜角測(cè)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(cè)角儀 255
9.5.4 X 射線單色化 257
9.5.5 探測(cè)器 257
9.6 TD 系列衍射儀常見(jiàn)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(duì)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
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