[材料科学]材料现代研究方法-X射线分析04-1.ppt

第四章 X-射线衍射分析应用 德拜—谢勒法： 约0.5毫米细圆柱状的粉末集合体，图样衍射弧； 平面底片照相法（针孔法）：分透射和背射两种方法 试样为多晶体，试样或底片可绕入射线轴转动，可得完整的衍射环；用于研究晶粒大小、择优取向及点阵常数精确测定等; 布拉格—布伦塔诺衍射仪：平板状样品，衍射峰， 吸收因数影响小。 1) 扫描速率： 一般物相分析2～4o/min，多为2o/min， 测点阵常数、定量或微量相分析时0.5o/min； 2) 样品晶粒尺寸：晶粒控制在5μm以下，粉末尺寸1～5μm； （晶粒或粉末太粗，衍射面少，衍射强度小；太细，衍射峰宽，测试精度低） 3) X射线有效穿透深度：x = 1.5 sinθ/μ μ—物质的线吸收系数(Fe对 FeKα 560 cm-1) 表面极薄一层物质对衍射峰有贡献； 4) 注意试样表面处理和防护，不能有应力和杂物； 5) 当某种组成相含量较少时，最好用萃取方法提取其粉末。 3. 衍射峰位置的测量方法 常用方法： 1）峰顶法、眼估法 2）中点法（50-95%间中点连线，外推与横坐标交点） 3）质心法 4.2 物相分析 物相定性分析（物相鉴定）： 确定物质由哪些相组成； 物相定量分析：确定各组成相的含量 （用体积分数或质量分数表示）。 3. PDF卡片及PDF卡片索引 1938年，哈那瓦特(J. D. Hanawalt)将已知物相衍射花样特征(位置与强度)用 d和 I(相对强度)数据组表达，并制成相应的物相衍射数据卡片。 卡片1943年由“美国材料试验学会(ASTM)”出版，每年1 集，称ASTM卡片。 1969年由英、法、加等国际组织“粉末衍射标准联合会(JCPDS)”编辑出版“粉末衍射卡片”，称PDF卡片。 2） PDF卡片数值索引（种类多） 一个相一个条目，在索引中占一行，每个条目由第一个面间距d1决定属于哪一组 （2）无机相字母索引(Powder Diffraction File Alphabetical Index lnorganic Phases) 以物相英文名称字母顺序排列。每相一个条目，占一行。 3. 物相定性分析的基本步骤 1）获得衍射花样（最好透射聚焦照相法和衍射仪法）； 2）计算d值，测定相对强度I/I1 (I1最强线强度)，2θ90o为主 要依据，2θ、d 给出0.010和0.001位有效数字。 3）检索PDF卡片：根据三强线d值（考虑误差）在PDF卡片索引中查对应条目，核对八强线d、I/I1，基本符合。根据卡片编号取出PDF卡片，核对其余d、I/I1，检索PDF卡片可人工或计算机自动检索。（应提供多个的候选卡片） 4）依相关资料和实践经验最后判定物相。 多相物质分析 确定可能相（根据材料组成）； 剩余组合，排序； 检索三强线不一定局于同一相，考虑多相线条重叠问题； 反复尝试，校对。 1. 基本原理（基本依据）： 多相混合物中，某相（HKL）衍射线累积强度 Ij，随其体积分数为 fj 增加而增高； 由于物质吸收X射线线，故 Ij 依赖于 I j与 fj 及吸收系数 ? 间的关系。 定量分析一般采用衍射仪法（准确测定衍射线强度） (3) 如不知上述参数，配几种已知成分试样, 测出试样Iα / Iα0，绘出Iα/Iα0—Wα曲线(当μα=μβ时为直线)，在曲线 上找到实测点，对应横坐标既为Wα。 只要用高角区一条衍射线 不同晶系需要线数不同 * * 物相分析 定性分析 定量分析 单一物相的鉴定或验证 混合物相的鉴定 点阵常数（晶胞参数）测定 晶体定向 晶粒度测定 宏观应力分析 应 用 4.1 常用衍射方法衍射峰位置的测量 1. 常用衍射方法 反射本领强 大块单晶体 Kα布拉格反射 2. 测试条件及样品制备 衍射图上得到信息： 衍射峰的位置、强度、峰形（含峰宽，种类多） 2. 参比谱集 1）Powder Diffraction File（PDF） JCPDS-International Centre for Diffraction Data (ICDD) 粉末衍射标准联合会(The Joint Committee of Powder Diffraction Standard) 2）中科院贵阳地化所“矿物X射线粉晶鉴定手册” 3）辽宁地质局“矿物X射