材料物理試驗

利用物質的各種物理效應來分析和確定材料的性狀,並尋找它們之間的相互關係和規律性的一種材料試驗。材料的性狀包括結構、組織形貌、化學組成和價態、物理或物理-化學參數等。材料物理試驗是鑑定、評價和研究金屬及合金材料的重要手段。有些方法也可用於非金屬材料。

正文

作用 材料物理試驗的主要作用是:
① 為合理地選擇製造各種機械零部件用的材料提供可靠的依據。
② 為制訂材料的熱處理(見金屬熱處理)、鍛造衝壓鑄造焊接等各種工藝過程的正確規範提供參考資料。
③ 作為失效分析的主要手段。對失效的機械零部件進行失效原因分析是防止類似事故再度發生、提高產品質量和延長使用壽命的有效途徑。失效分析時首先應進行巨觀觀察和檢查,以了解失效現象的概貌。然後進一步套用各種微觀方法來研究失效的零部件,特別是失效的起始部位的組織形貌、結構和化學組成等特徵,以便找出失效原因,提出改進措施。
方法 材料物理試驗的方法包括光學金相檢驗X射線分析電子顯微鏡分析電子探針分析表面分析和物理性能參數測定。
光學金相檢驗 包括巨觀檢驗和顯微組織檢驗兩個方面。前者採用肉眼或低倍放大方法觀察、分析材料或零部件的巨觀組織和斷口形貌等;後者採用光學金相顯微鏡在放大50~2000倍下觀察金相試樣的顯微組織和微觀缺陷等。
X射線分析 廣泛套用於金屬材料相組分的測定、殘餘應力的測定和相變過程中結構變化的研究;也可用於探傷和材料化學成分的X射線螢光分析。
電子顯微鏡分析 主要包括透射電子顯微鏡分析和掃描電子顯微鏡分析兩種。透射電子顯微鏡具有很高的分辨本領,而且可以作電子衍射分析,能同時提供試樣的組織形貌和與之相對應的晶體,透射電子顯微鏡分析是物理試驗中最常用的顯微分析手段。掃描電子顯微鏡是採用二次電子、背散射電子或吸收電子等信號成像,有較大的景深,適宜於作斷口分析和三維顯微形態分析。
電子探針分析 利用樣品受高速電子轟擊後發出組成元素的特徵 X射線信號來鑑定元素種類和含量的分析方法。它是微區化學成分分析的重要手段,可分析原子序數為4以上的所有元素。
表面分析 包括離子探針分析、俄歇電子能譜分析和X射線光電子能譜分析
物理性能參數測定 物理性能參數表征金屬和合金固有的巨觀性能(見材料物理性能參數)。這些參數不僅是設計中的重要數據,而且可根據它們的變化來有效地研究金屬內部組織和結構的變化。物理性能參數測定的特點是測量速度快而且準確,並能顯示轉變過程的全貌。但單靠此法來間接推斷材料內部組織和結構變化,在某些情況下存在困難,如用此法與材料物理試驗的其他方法相互配合,則有可能更充分地反映出金屬和合金材料內部變化的規律和本質。
參考書目
 E. Weinbery, cd., Tools and Techniques inPhysical Metallurgy, Vol.1~2,Marcel Dekker, NewYork,1970.

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