第1章緒論1

1.1材料測試分析方法的一般原理1

1.2主要分析方法的共性基礎3

思考題4

參考文獻4



第2章材料的硬度及表面形貌表征5

2.1硬度的概念5

2.2硬度的分類及其試驗原理6

2.2.1布氏硬度6

2.2.2洛氏硬度9

2.2.3維氏硬度11

2.3顯微硬度13

2.3.1顯微硬度概念及其試驗原理13

2.3.2顯微硬度計的構造14

2.3.3VMH-002型顯微硬度計的操作方法14

2.3.4操作實例及注意事項16

2.4表面形貌的測量方法17

2.5光學金相顯微技術19

2.5.1光學顯微鏡的成像原理19

2.5.2光學金相顯微鏡的類型及構造20

2.5.3金相顯微鏡的操作方法23

2.5.4操作實例及注意事項23

思考題25

參考文獻25



第3章材料耐磨性能測試與分析27

3.1摩擦理論28

3.1.1概述28

3.1.2摩擦理論解析29

3.1.3摩擦性能的影響因素39

3.2磨損理論42

3.2.1磨損及耐磨性42

3.2.2磨損類型44

3.2.3磨損的控制和防磨措施50

3.2.4高分子材料的磨損52

3.3摩擦磨損性能測試53

3.3.1磨損試驗方法53

3.3.2摩擦磨損試驗設備56

3.3.3MWF-500往復式摩擦磨損試驗機60

3.3.4MS-T3000摩擦磨損試驗儀63

3.4材料耐磨性能的表征分析66

3.4.1磨損量的測量66

3.4.2摩擦溫度的測量69

3.4.3摩擦繫數的測量70

思考題72

參考文獻72



第4章材料防腐性能測試與分析74

4.1材料腐蝕的定義與防護74

4.1.1腐蝕的概念74

4.1.2腐蝕的防護75

4.2金屬常見腐蝕形態76

4.2.1全面腐蝕與局部腐蝕76

4.2.2電偶腐蝕77

4.2.3點蝕80

4.2.4縫隙腐蝕81

4.2.5晶間腐蝕82

4.2.6選擇性腐蝕82

4.3腐蝕性能評價的電化學測試方法83

4.3.1測試體繫和測試裝置83

4.3.2穩態極化曲線85

4.3.3電化學阻抗90

4.4材料防腐性能表征分析96

思考題100

參考文獻100



第5章X射線衍射分析102

5.1X射線譜103

5.1.1連續X射線譜103

5.1.2特征X射線譜106

5.2X射線與物質的相互作用107

5.2.1X射線散射108

5.2.2X射線真吸收109

5.2.3X射線衰減111

5.2.4吸收限的應用112

5.3X射線的衍射原理112

5.3.1X射線的衍射方向113

5.3.2X射線的衍射強度115

5.4X射線衍射儀119

5.4.1X射線衍射儀結構原理119

5.4.2X射線衍射儀樣品制備121

5.5X射線衍射圖譜分析122

5.5.1定性分析122

5.5.2定量分析125

思考題129

參考文獻130



第6章掃描電子顯微鏡分析132

6.1掃描電子顯微鏡簡介132

6.2掃描電子顯微鏡發展歷程133

6.2.1場發射掃描電子顯微鏡133

6.2.2分析型掃描電子顯微鏡133

6.2.3現代掃描電子顯微鏡134

6.3掃描電子顯微鏡基本構造135

6.3.1電子光學繫統135

6.3.2信號的收集和圖像顯示繫統136

6.3.3真空繫統136

6.4掃描電子顯微鏡類型136

6.4.1熱遊離式電子槍136

6.4.2場發射電子槍137

6.5掃描電子顯微鏡工作原理137

6.5.1二次電子形貌襯度原理137

6.5.2背散射電子原子序數襯度原理138

6.5.3特征X射線原理138

6.6掃描電子顯微鏡樣品制備技術138

6.6.1掃描電子顯微鏡觀測樣品基本要求139

6.6.2樣品的預處理工藝139

6.6.3樣品的噴鍍處理工藝140

6.7掃描電子顯微鏡成像特點141

6.8掃描電子顯微鏡成像影響因素142

6.8.1加速電壓142

6.8.2掃描速度和信噪比143

6.8.3探針電流143

6.8.4其他干擾144

6.9掃描電子顯微鏡樣品實例分析145

6.9.1Ni-P-PTFE復合塗層表面微觀形貌分析145

6.9.2硬質合金鎳塗層表面微觀形貌分析145

6.9.3空氣環境中不同功率刀具織構表面微觀形貌分析147

6.9.4自退讓固結磨粒拋光墊表面微觀形貌分析149

思考題150

參考文獻151

隨著科學技術的迅猛發展，材料科學也在不斷地往前發展。先進材料向著新、高、精、尖的方向發展，對材料的性能提出了越來越高的要求。材料性能與材料的組成和結構是密切相關的，人們要改進材料的性能，必須了解材料內部的組成和結構。

本書以滿足讀者提升現代材料測試與分析技能需要為目的，以夠用、實用、簡單易學、簡練易懂為原則，弱化理論分析與推導過程，強化實驗操作內容，繫統而深入淺出地闡述了材料測試分析方法的一般原理、材料硬度評價方式及表面形貌表征方法，講解了材料耐磨性能測試與分析、材料防腐性能測試與分析、X射線衍射分析以及利用掃描電鏡進行樣品微觀結構觀察和能譜分析技術，使讀者能夠掌握相關現代材料測試方法的基本原理，熟悉各類相應儀器設備的操作過程，了解相關分析測試技術在機械工程及材料科學領域科研中的應用，培養讀者分析和解決問題的能力。

全書共6章。第1章主要介紹了材料測試分析方法的一般原理和主要分析方法的共性基礎；第2章介紹材料的硬度及表面形貌表征；第3章介紹材料耐磨性能測試與分析；第4章介紹材料防腐性能測試與分析；第5章介紹X射線衍射分析；第6章介紹利用掃描電子顯微鏡進行樣品微觀結構觀察及能譜分析。

每個章節通過一定的科研案例分析引出，以簡練易懂的方式簡明扼要地講解所采用的儀器的基本原理和結構性能，並輔以可行的實驗操作過程，再對測試結果進行相應的表征與分析，以培養讀者應用相關設備進行測試與分析研究的能力。

本書由李勇峰、杜家熙、聶福全擔任主編。具體編寫分工如下：杜家熙編寫第1章緒論，李勇峰編寫第2章材料的硬度及表面形貌表征和第3章材料耐磨性能測試與分析，張亞奇編寫第4章材料防腐性能測試與分析，徐曉廠編寫第5章X射線衍射分析，趙紅遠編寫第6章掃描電子顯微鏡分析，李勇峰、杜家熙負責全書的統稿工作。

本書可作為高等學校機械工程專業學生或機械類、材料類、近機類學生開展材料測試與分析教育的教學用書，也可以作為近機類專業教師的教學參考書，還可以供從事機械工程類相關工作的工程技術人員學習參考。本書涵蓋內容豐富，實用性較強，讀者可以根據需要有選擇地進行閱讀學習。

鄭州大學劉德平教授針對本書提出了許多寶貴意見和建議，在此表示感謝！

本書在編寫過程中得到了許多專家、同仁的大力支持和幫助，研究生冷昊遠、劉孟宇、鄭龍、孫彬、王乙鑫在本書編寫前期也付出了很多，在此謹向他們表示衷心的感謝！本書得到了河南省研究生教育優質課程項目(HNYJS2018KC24)和河南省研究生教育改革與質量提升工程項目（YJS2022JC25）的資助，在此表示衷心的感謝！

本書編寫過程中，筆者力求簡單易懂、易教、易學，但鋻於本書涉及的知識面較廣泛及學科交叉較多，加之編者水平所限，書中難免有不足之處，敬請廣大讀者批評指正，以便後期修正。



編者