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上篇 原理与方法3

第一章 绪论3

1.1 引言3

1.2 电子显微镜图像的衬度3

1.2.1 质厚衬度4

1.2.2 衍射衬度4

1.2.3 相位衬度5

1.3 电子显微学在材料科学中的应用5

1.3.3 相变过程研究6

1.3.2 界面结构研究6

1.3.1 晶体缺陷研究6

第二章 电子衍衬成像理论8

2.1 电子衍衬成像理论发展概述8

2.2 衍衬成像的运动学理论9

2.2.1 运动学理论的基本假设和适用界限9

2.2.2 完整晶体的运动学理论12

2.2.3 不完整晶体的运动学理论17

2.3 衍衬成像的动力学理论19

2.3.1 引言19

2.3.2 完整晶体的动力学理论20

照片95 Si(上部)在蓝宝石膜上外延生长的界面HREM结构相24

2.3.3 不完整晶体的动力学理论25

第三章 衍衬成像实验分析技术总论27

3.1 衍衬实验条件27

3.2 衍衬分析所需参数及测定方法28

3.2.1 操作反射g29

3.2.2 试样取向相对于布拉格位置的偏离矢量s29

3.2.3 消光距离ξ830

3.2.4 精确测定试样的晶体学取向36

3.2.5 试样厚度测定37

第四章 晶体中的位错与层错40

4.1 引言40

4.2 位错基本概念40

4.2.1 位错概念的提出和位错形成几何学40

4.2.2 柏氏矢量b的基本性质43

4.3 典型金属中的位错45

4.3.1 面心立方金属中的位错-汤普森(Thompson)作图法45

4.3.3 全位错分解、层错、扩展位错47

4.3.2 密排六方金属中的位错-玻赞(Berghzan)作图法47

4.4 金属形变、强化和断裂的位错理论59

4.4.1 金属的范性形变与位错59

4.4.2 金属与合金强化的位错机制63

4.4.3 金属断裂的位错理论69

第五章 位错和层错的电子衍衬分析79

5.1 位错柏氏矢量(Burgers Vector)b测定79

5.1.1 判据的建立79

5.1.2 b测定的实际操作81

5.2 位错衬度分析90

5.2.1 位错双像90

5.2.3 不全位错衬度消失判据91

5.2.2 位错偶和超点阵位错91

5.2.4 位错环分析92

5.2.5 几种典型位错组态分析示例94

5.2.6 动力学效应对像衬的影响100

5.3 位错密度测定101

5.3.1 概述101

5.3.2 电镜方法测量位错密度的原理和方法102

5.4 扩展位错分析103

5.4.1 概述103

5.4.2 扩展位错分析104

5.5 层错能测定107

5.6 弱束成像原理与实验技术108

5.6.1 弱束成像的原理109

5.6.2 弱束成像的实验操作110

第六章 界面的电子显微学研究113

6.1 引言113

6.2 晶界结构的现代理论113

6.2.1 晶界位错模型114

6.2.2 重位点阵(CSL)模型117

6.2.3 O-点阵模型118

6.2.4 DSC点阵模型120

6.2.5 多面体堆垛模型121

6.2.6 结构单元模型121

6.3 研究晶界的电子显微镜方法122

6.3.1 电子衍衬方法122

6.3.2 高分辨电子显微术124

6.3.3 电子衍射方法138

6.3.4 背散射电子衍射-取向成像电子显微术(EBSP)143

第七章 材料中的第二相及其电子显微分析方法145

7.1 引言145

7.2 电镜工作研究第二相的哪些问题145

7.3 由第二相引起的衬度类型146

7.3.1 基体应变衬度147

7.3.2 第二相衬度149

7.3.3 两相界面衬度150

7.4 第二相的电子衍射谱特征154

7.4.1 衍射物质的形状效应154

7.4.2 第二相和某些结构特征引起的衍射效应155

7.5 两相取向关系测定156

7.5.1 概述156

7.5.2 电子衍射测定两相取向关系的一般步骤158

7.5.3 取向关系衍射数据分析159

7.6 迹线分析方法163

7.6.1 线状结构特征的取向分析163

7.6.2 平面结构特征的晶体学分析166

下篇 衍衬图谱171

照片1 孪晶的电子显微图像171

照片2 Si02单晶中的位错组态172

照片3 6.5%A1一Ni基合金中的位错塞积列173

照片4 不锈钢中界面位错和位错平面滑移形成的塞积列173

照片5 不锈钢中晶界滑移台阶174

照片6 Ni基高温合金中的晶界滑移174

照片7 不锈钢中沉淀相周围的位错缠结175

照片8 30CrMnSiA高强度结构钢中的沉淀相Cr23C6与位错176

照片9 Ni基(6.7%AI)超合金中的扩展位错177

照片10 有色合金中的位错组态178

照片11 Crl8Ni5Sil.5Mo2.7-Fe双相不锈钢中的层错结构179

照片12 Ni基超合金中的位错组态180

照片13 WC-12o合金中裂纹扩展过程181

照片14 超塑性变形A1-40wt%Zn合金中的小角晶界181

照片15 高温合金中的超点阵位错和位错双像衬度182

照片16 18-8Cr-Ni不锈钢中三组不同{111}面上位错列反应183

照片17 Ni基高温合金中疲劳裂纹扩展过程的迹线分析184

照片18 18-8Cr-Ni不锈钢，1100°C，1.5h水淬，两组平行滑移面上的位错列185

照片19 一组Ni基高温合金经固溶处理和形变后的位错组态186

照片20 6.5%Al-Ni基合金中的位错组态187

照片21 45号钢NiCrBSi喷焊涂层的微观结构188

照片22 Ni基高温合金中驻留滑移带(PSB)189

照片23 NiAl(7)合金中层错分析190

照片24 NiAI(7)合金中的位错结构191

照片25 奥式体钢中晶界处(1/2)[01？]到位错塞积列191

照片26 NiAI(7)合金中晶界处塞积的两列位错192

照片27 NiAI(7)合金固溶、形变和85℃ 3h时效的析出相193

照片28 Ti3Al-Nb合金a2相内的位错网194

照片29 等倾条纹(弯曲消光条纹)衍衬像195

照片30 Nimonic超合金中的γ′/基体共格应变衬度195

照片31 18-8Cr-Ni不锈钢中的孪晶微结构196

照片32 超高强度钢30CrMnSiA中的蠕变位错结构196

照片33 不锈钢中孪晶界及孪晶内的位错组态197

照片34 垂直位错露头End-on衍衬像198

照片35 双相不锈钢中γ岛的位错组态199

照片36 Nimonic耐热合金大γ′颗粒中的位错与位错分解199

照片37 Ni基高温合金中的典型扩展位错200

照片38 普通结构钢中的孪晶马氏体201

照片39 18Ni马氏体时效钢的微观结构202

照片40 含Si 18-8不锈钢焊丝自动焊后焊缝的显微结构203

照片41 0.2C-0.05Nb钢中的界面位错204

照片42 W中的晶界位错204

照片43 P74轨钢Fe3C/a的界面结构205

照片45 奥氏体不锈钢中的共格应变含铜沉淀相206

照片44 [101]多束图206

照片46 合金中反相畴界(APB)的衬度特征207

照片47 不锈钢晶界结构周期性及其衍射208

照片48 [111]取向的Pd/Au薄膜重叠形成的波纹图209

照片49 黄铜中共格孪晶界处的位错网络209

照片50 GH698Ni基高温合金中的γ′及其γ′/γ界面处的应变场位错210

照片51 Cu-Ni-Fe合金的Spinodal分解产物211

照片52 Ni基高温合金经高温蠕变后呈现的位错组态212

照片53 7.0%A1-Ni合金中扭转晶界和大角晶界212

照片54 不锈钢中共格孪晶界处的不全位错213

照片55 GH36合金中M23C6/γ的界面结构213

照片56 不锈钢中非共格孪晶界沿共格孪晶界发射位错的动态观察214

照片57 钢中碳化物对位错的钉扎214

照片58 不锈钢中的位错组态215

照片59 不锈钢中典型的曲折状晶界215

照片60 双相钢中的平面滑动位错216

照片61 Nimonic高温合金γ基体中的扩展位错217

照片62 γ′在高温合金晶界均匀析出217

照片63 1Cr21Ni5Ti双相不锈钢的弯曲晶界218

照片64 1Cr21Ni5Ti双相不锈钢中弯曲双相界面γ一侧的位错组态219

照片65 lCr21Ni5Ti双相不锈钢中的亚稳相γ′220

照片66 a/γ双相不锈钢中的显微结构(1)221

照片67 a/γ双相不锈钢中的显微结构(2)222

照片68 碳素结构钢中典型显微结构223

照片69 不锈钢中碳化物钉扎位错224

照片70 Я1Ti不锈钢中的孪晶界特征225

照片71 Я1Ti不锈钢中的典型晶界台阶226

照片72 晶界的位错结构227

照片73 NiAl(7)合金中的位错组态227

照片74 航空用Cr12Co6Mo1Fe马氏体不锈钢的位错组态228

照片75 Ni基耐热合金的形变结构229

照片76 高温合金(6.5%Al-Ni)的位错组态230

照片77 超高强度钢(60SiMnCrMoV)中的孪晶马氏体231

照片78 18/8CrNi不锈钢弯曲膜[101]多束图232

照片79 YG-12(WC-12o)中Co相的显微结构233

照片80 高强度结构钢中的位错网络234

照片83 Al2O3/SiC陶瓷中纳米Sic对基体Al203的强化作用235

照片81 Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中的小角晶界235

照片82 Al2O3/SiC陶瓷中纳米SiC对位错的钉扎235

照片84 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的扭转晶界236

照片85 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的位错网络236

照片86 Al2O3陶瓷中不完全的位错反应237

照片87 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体接近垂直于膜面的亚晶界237

照片88 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体中的位错偶极子237

照片89 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体的显微结构238

照片9O Al2O3陶瓷中不完全的位错反应238

照片9l Al2O3/SiC陶瓷中的位错露头238

照片94 Al2O3/SiC陶瓷中典型的Sic-位错锁群239

照片93 Al2O3/SiC界面应变诱发位错239

照片92 Al2O3/SiC陶瓷中Al2O3基体中另一类典型位错网的形成239

照片96 在蓝宝石(Sapphire)基体中，柏式矢量为？<11？0>纯刃型位错的[0001］高分辨电子显微像241

照片97 TiC沉淀在Si3N4中的高分辨结构像241

照片98 多晶金刚石膜的高分辨电子显微像242

照片99 Si3N4和SiC晶界的高分辨TEM像242

附录Ⅰ 常用晶体学公式243

附录Ⅱ 电子波长及质量修正因子m/m0等参数253

附录Ⅲ 原子对电子的散射振幅254

附录Ⅳ 立方晶系电子衍射花样特征平行四边形参数表258

附录Ⅴ 高阶、零阶劳厄区电子衍射谱重叠图形266

参考文献272