《課程設(shè)計論》word版

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1、10級材料分析測試方法課程設(shè)計材料分析測試方法課程設(shè)計（論文）題目：以Zr為中間層的類石墨梯度鍍層微觀結(jié)構(gòu)分析學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)材料科學(xué)班級材料105學(xué)生劉濤學(xué)號3100101129指導(dǎo)教師陳迪春起止時間2013.01.04~01.081810級材料分析測試方法課程設(shè)計2012年秋季學(xué)期材料分析測試方法課程設(shè)計任務(wù)書材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)專業(yè)材料105班第2組劉濤課程設(shè)計題目：以Zr為中間層的類石墨梯度鍍層微觀結(jié)構(gòu)分析課程設(shè)計內(nèi)容要求：1.針對材料分析測試課題，選擇適合的測試方法、實驗儀器、實驗參數(shù)和試樣制備方法等，設(shè)計出一套切實可行的實驗方案和實驗步驟，并說明

2、選擇依據(jù)和測試注意事項，運用所學(xué)的知識對實驗方案進(jìn)行深入分析討論。2.結(jié)合實驗室條件，制備滿足分析測試要求的樣品，并上機(jī)進(jìn)行實驗測定，分析處理實驗數(shù)據(jù)，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論。3.完成四千字以上課程設(shè)計論文一篇，論文包括前言、實驗方法、實驗結(jié)果、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等項內(nèi)容。4.設(shè)計要求圖文規(guī)范，嚴(yán)格按照學(xué)校要求的課程設(shè)計論文格式打印。學(xué)生（簽名）劉濤2013年01月04日1810級材料分析測試方法課程設(shè)計材料分析測試方法課程設(shè)計評語指導(dǎo)教師（簽名）年月日18第三章實驗結(jié)果與分析目錄第一章前言51.1簡介51.2透射電子顯微鏡（TEM）的原理51.3電子衍射儀（SAD）的原

3、理61.4X射線光電子能譜儀（XPS）的原理61.5原子力顯微鏡（AFM）的原理6第二章實驗方法72.1實驗材料72.2實驗設(shè)備82.3實驗方法與步驟82.3.1試樣制備82.3.2微觀組織分析儀器92.3.3物相分析儀器92.3.4成分分析儀器92.3.5表面形貌分析儀器10第三章實驗結(jié)果與分析113.1微觀組織分析113.2物相分析123.3成分分析163.4表面形貌分析18第四章結(jié)論20參考文獻(xiàn)21附錄2218第三章實驗結(jié)果與分析第一章前言1.1簡介由以往的研究表明，在石墨鍍層中添加異質(zhì)元素以后得到的以異質(zhì)元素為中間層的類石墨梯度鍍層材料的性能比純石墨涂層的性能

4、更好。加入異質(zhì)元素對材料的硬度元素成鍵規(guī)律等均有影響，可以顯著改善鍍層的結(jié)構(gòu)和性能，并改善其在特定環(huán)境下的物理化學(xué)特性。以Cr為中間層的類石墨梯度鍍層材料有明顯的柱狀生長取向，通過其截面形貌可以明顯看出。這與相應(yīng)過渡層疏松的柱狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，薄膜在柱狀過渡層表面的生長產(chǎn)生了擇優(yōu)取向，使其沿著原有的柱狀結(jié)構(gòu)頂部繼續(xù)以垂直于基底表面的方向生長。膜中普遍存在的柱狀生長間隙也使膜層變得疏松粗糙，從而在相應(yīng)的表面形態(tài)上呈現(xiàn)出鱗片狀結(jié)構(gòu)。通過研究以Cr為中間層的類石墨梯度鍍層的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步明確在石墨鍍層中添加異質(zhì)元素Cr以后的得到的材料的微觀組織、物相、成分的特點，對后續(xù)研究提供

5、相關(guān)的依據(jù)。1.2透射電子顯微鏡（TEM）的原理透射電鏡的總體工作原理是：由電子槍發(fā)射出來的電子束，在真空通道中沿著鏡體光軸穿越聚光鏡，通過聚光鏡將之會聚成一束尖細(xì)、明亮而又均勻的光斑，照射在樣品室內(nèi)的樣品上；透過樣品后的電子束攜帶有樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息，樣品內(nèi)致密處透過的電子量少，稀疏處透過的電子量多；經(jīng)過物鏡的會聚調(diào)焦和初級放大后，電子束進(jìn)入下級的中間透鏡和第1、第2投影鏡進(jìn)行綜合放大成像，最終被放大了的電子影像投射在觀察室內(nèi)的熒光屏板上；熒光屏將電子影像轉(zhuǎn)化為可見光影像以供使用者觀察。18第三章實驗結(jié)果與分析1.3電子衍射儀（SAD）的原理電子衍射的原理和X射線衍

6、射相似，是以滿足或基本滿足布拉格方程作為產(chǎn)生衍射的必要條件。多晶體的電子衍射花樣是一系列不同半徑的同心圓環(huán)，單晶衍射花樣由排列得十分整齊的許多斑點組成。而非晶態(tài)物質(zhì)的衍射花樣只有一個散漫的中心斑點。1.4X射線光電子能譜儀（XPS）的原理X射線光子的能量在1000～1500ev之間，不僅可使分子的價電子電離而且也可以把內(nèi)層電子激發(fā)出來，內(nèi)層電子的能級受分子環(huán)境的影響很小。同一原子的內(nèi)層電子結(jié)合能在不同分子中相差很大，故它是特征的。光子入射到固體表面激發(fā)出光電子，利用能量分析器對光電子進(jìn)行分析的實驗技術(shù)稱為光電子能譜。1.5原子力顯微鏡（AFM）的原理原子力顯微鏡，一種

7、可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面結(jié)構(gòu)信息。18第三章實驗結(jié)果與分析第二章實驗方法2.1實驗材料選用單晶硅為基體，通過磁控濺射鍍層。過程如下：將純Cr靶材與石墨靶材相鄰間隔安裝于圓形真空腔室側(cè)壁，靶基距固定為120mm