《课程设计论》word版

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1、10级材料分析测试方法课程设计材料分析测试方法课程设计（论文）题目：以Zr为中间层的类石墨梯度镀层微观结构分析学院材料科学与工程专业材料科学班级材料105学生刘涛学号3100101129指导教师陈迪春起止时间2013.01.04~01.081810级材料分析测试方法课程设计2012年秋季学期材料分析测试方法课程设计任务书材料科学与工程系材料科学专业材料105班第2组刘涛课程设计题目：以Zr为中间层的类石墨梯度镀层微观结构分析课程设计内容要求：1.针对材料分析测试课题，选择适合的测试方法、实验仪器、实验参数和试样制备方法等，设计出一套切实可行的实验方案和实验步骤，并说明

2、选择依据和测试注意事项，运用所学的知识对实验方案进行深入分析讨论。2.结合实验室条件，制备满足分析测试要求的样品，并上机进行实验测定，分析处理实验数据，对实验结果进行分析讨论。3.完成四千字以上课程设计论文一篇，论文包括前言、实验方法、实验结果、结论、参考文献等项内容。4.设计要求图文规范，严格按照学校要求的课程设计论文格式打印。学生（签名）刘涛2013年01月04日1810级材料分析测试方法课程设计材料分析测试方法课程设计评语指导教师（签名）年月日18第三章实验结果与分析目录第一章前言51.1简介51.2透射电子显微镜（TEM）的原理51.3电子衍射仪（SAD）的原

3、理61.4X射线光电子能谱仪（XPS）的原理61.5原子力显微镜（AFM）的原理6第二章实验方法72.1实验材料72.2实验设备82.3实验方法与步骤82.3.1试样制备82.3.2微观组织分析仪器92.3.3物相分析仪器92.3.4成分分析仪器92.3.5表面形貌分析仪器10第三章实验结果与分析113.1微观组织分析113.2物相分析123.3成分分析163.4表面形貌分析18第四章结论20参考文献21附录2218第三章实验结果与分析第一章前言1.1简介由以往的研究表明，在石墨镀层中添加异质元素以后得到的以异质元素为中间层的类石墨梯度镀层材料的性能比纯石墨涂层的性能

4、更好。加入异质元素对材料的硬度元素成键规律等均有影响，可以显著改善镀层的结构和性能，并改善其在特定环境下的物理化学特性。以Cr为中间层的类石墨梯度镀层材料有明显的柱状生长取向，通过其截面形貌可以明显看出。这与相应过渡层疏松的柱状结构有关，薄膜在柱状过渡层表面的生长产生了择优取向，使其沿着原有的柱状结构顶部继续以垂直于基底表面的方向生长。膜中普遍存在的柱状生长间隙也使膜层变得疏松粗糙，从而在相应的表面形态上呈现出鳞片状结构。通过研究以Cr为中间层的类石墨梯度镀层的微观结构，进一步明确在石墨镀层中添加异质元素Cr以后的得到的材料的微观组织、物相、成分的特点，对后续研究提供

5、相关的依据。1.2透射电子显微镜（TEM）的原理透射电镜的总体工作原理是：由电子枪发射出来的电子束，在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜，通过聚光镜将之会聚成一束尖细、明亮而又均匀的光斑，照射在样品室内的样品上；透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信息，样品内致密处透过的电子量少，稀疏处透过的电子量多；经过物镜的会聚调焦和初级放大后，电子束进入下级的中间透镜和第1、第2投影镜进行综合放大成像，最终被放大了的电子影像投射在观察室内的荧光屏板上；荧光屏将电子影像转化为可见光影像以供使用者观察。18第三章实验结果与分析1.3电子衍射仪（SAD）的原理电子衍射的原理和X射线衍

6、射相似，是以满足或基本满足布拉格方程作为产生衍射的必要条件。多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环，单晶衍射花样由排列得十分整齐的许多斑点组成。而非晶态物质的衍射花样只有一个散漫的中心斑点。1.4X射线光电子能谱仪（XPS）的原理X射线光子的能量在1000～1500ev之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子环境的影响很小。同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很大，故它是特征的。光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术称为光电子能谱。1.5原子力显微镜（AFM）的原理原子力显微镜，一种

7、可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。18第三章实验结果与分析第二章实验方法2.1实验材料选用单晶硅为基体，通过磁控溅射镀层。过程如下：将纯Cr靶材与石墨靶材相邻间隔安装于圆形真空腔室侧壁，靶基距固定为120mm