第五章 物相分析.ppt

1、1，X-張藝興物相分析，3，X-張藝興物相分析方法，材料或物質(zhì)的組成由兩部分組成。一個是材料的組成部分及其含量。第二，這些因素的存在狀態(tài)，即某種物相。材料由某種元素組成的分析工作可以通過化學(xué)分析、光譜分析、X-張藝興熒光分析等進行，這種工作稱為成分分析。材料由可以通過X射線衍射分析(此類操作稱為相分析或結(jié)構(gòu)分析)確定的材料組成。4，X-張藝興物相分析方法，材料的成分和組織結(jié)構(gòu)是決定其性能的基本因素?；瘜W(xué)分析可以提供材料的成分。金相分析可以表示材料的微觀結(jié)構(gòu)。X-張藝興衍射分析可獲得材料的相結(jié)構(gòu)。因此，不能徐璐替代這三種方法。5，X射線物相分析，如：鋼材料(Fe-C合金)，成分分析可以知道其中C

2、%的含量，合金元素的含量，雜質(zhì)元素的含量等。但是，這些元素的存在狀態(tài)可能不同。例如，碳用石墨形成灰鑄鐵，以元素形式存在于固溶體或化合物中，就形成鐵索體或滲碳體。需要物相分析來確定Fe-C合金到底有哪些物相。使用X-張藝興衍射分析有助于確定這些相位。X-張藝興物相分析給出的結(jié)果不是詩篇的化學(xué)成分，而是由多種元素組成的固定結(jié)構(gòu)的物相。6，X-張藝興衍射分析的特點是能夠識別物質(zhì)相，而不是碳鋼等元素，但X-張藝興衍射并沒有指出鐵和碳的含量是多少，而是指出在各種處理條件下，這種材料是由哪些相構(gòu)成的，以及鐵素體、奧氏體、碳化物等各個階段的含量?？梢詤^(qū)分同素異構(gòu)體。結(jié)構(gòu)不同的Al2O3有20多種，很難用不同

3、的方法區(qū)分。樣品用量低?？梢圆粨p傷樣品(無損檢測)。7，X-張藝興物相分析為3360物相分析物相定量分析，8，定性相分析，1。基本原理2。PDF卡3。索引4 .分析方法5。計算機自動搜索，9，基本原理，X-張藝興物相分析在晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上比較晶體，在晶體的情況下，各種物相都有自己的結(jié)構(gòu)參數(shù)(網(wǎng)點類型，晶胞大小，晶胞中原子或分子的數(shù)量，位置等)，如果結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，X-張藝興衍射模式也不同，X-張藝興衍射模式也不同當(dāng)各種東西相同時衍射，其衍射的圖案也是各種物相本身衍射圖案的機械疊加。他們徐璐獨立，不徐璐干涉；徐璐比較，可以從重疊的衍射圖案中分離出每個衍射圖案；分析校準(zhǔn)后，可以識別每個相位。10，目

4、前已知的結(jié)晶物質(zhì)已經(jīng)有數(shù)千種。事先在一定的規(guī)范條件下，對所有已知的晶體材料進行X-張藝興衍射，得到所有晶體材料的標(biāo)準(zhǔn)X-張藝興衍射模式地圖，并制成數(shù)據(jù)庫。對某材料進行物相分析時，將實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)線路模式進行比較，可以確認(rèn)材料的物相。X-張藝興衍射物相分析工作成為簡單的地圖比較工作。11，定性分析的判定通常用D(晶面間距)和I(線路相對強度)的數(shù)據(jù)表示線路模式。使用D-I數(shù)據(jù)作為定性分析的基本基礎(chǔ)。12、定性分析方法、樣品測量的d-I數(shù)據(jù)組與已知結(jié)構(gòu)材料的標(biāo)準(zhǔn)d-I數(shù)據(jù)集(PDF卡)進行比較，以確定樣品中存在的物相。參考樣品的化學(xué)組成和來源提供了確定可能出現(xiàn)的物相的線索，減少了分析的盲目

5、性。13，PDF卡簡介，卡樣式，14，PDF卡的內(nèi)容，(1)1a，1b，1c，三個位置的數(shù)據(jù)對應(yīng)于線路模式的前反射區(qū)域(2 90)中最強的三個線路的面間距。(2)2a、2b、2c、2d，分別為上述各線路吳宣儀相對強度，最強的吳宣儀強度為100。15，用于輻射光源波長過濾器相機直徑的儀器通過測量最大面間距來測量相對強度的方法數(shù)據(jù)源，晶界空間組晶體單元邊緣長軸速度A=a0/b0 C=c0/b0軸角度單位晶體單元內(nèi)的“分子”數(shù)據(jù)源(3) PDF卡搜索：手動搜索或計算機搜索。(4)最終判決：判定唯一正確的PDF卡。22，定性分析方法(例如分析示例單相)，如果物理上未知，則可以按Hanawalt索引或F

6、ink索引進行分析。用數(shù)字索引，物相鑒定階段如下。1根據(jù)要測試的階段的衍射數(shù)據(jù)，得出3鋼絲的晶面間距值D1、D2、D3(誤差估計)。2根據(jù)最強的吳宣儀面間距D1在數(shù)字索引中查找相應(yīng)的組，然后根據(jù)D2和D3查找其中之一。23，定性分析方法，3比較這一行的三行，確保相對強度與拍攝的物質(zhì)的三強線幾乎一致。如果d和I/I1基本一致，可以初步斷定未知物質(zhì)包含卡中的這種物質(zhì)。根據(jù)在4索引中找到的卡號在卡框中查找所需的卡。將5卡上的所有D和I/I1與未知物質(zhì)的D和I/I1進行比較，如果與卡上記錄的物質(zhì)完全匹配，則是未知物質(zhì)。24，多相混合物相定性分析方法，分析樣品為多相混合物時，可以根據(jù)混合物的衍射圖案疊加

7、各相衍射圖案，也可以逐個鑒定物相，但手續(xù)比較復(fù)雜。具體過程如下：用嘗試的方法，物相感情：先嘗試3強線，一致可以確定。(大衛(wèi)亞設(shè)，Northern Exposure(美國電視劇)，如果不符合，就在光譜中換一行(或兩行)，再試一次。移除與卡片相符的線(即一相)，將其馀線正規(guī)化，然后嘗試鑒定。直到所有線都校準(zhǔn)完畢。25，d/I/i1 d/I/i1 d/I/i1 d/I/I 1 3.01 5 1.50 20 1.04 3 2.47 72 1.29 0.98 5 2.13 28 1.28 1.28 18 0.91 4 2.09 100 1.22 5 0.83 8 1.80 52 1例如，26，要測量的階

8、段的衍射數(shù)據(jù)與更好的物體相匹配。物質(zhì)卡編號d/相對強度I/I1測量數(shù)據(jù)2 . 091 . 811 . 28100 50 20 Cu-Be(2.4%)9-2132 . 101 . 831 . 28100 80 80 Cu 4-8362 . 091 . 811 . 28100 46 20 Cu根據(jù)測量的物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)確定每個衍射吳宣儀D值和相對強度。2.參考樣品成分和相關(guān)工藝條件或相關(guān)文獻，初步確定試件可能包含的物相。根據(jù)這個東西的英文名稱，在字母索引中找到卡號，然后在卡片盒中找到相應(yīng)的卡片。3.在實驗測量的面間距和相對強度與卡的值一一比較后，如果一張卡上的數(shù)據(jù)可以與實驗數(shù)據(jù)中的一組數(shù)據(jù)相匹配，則

9、被分析的樣品中包含卡上記錄的物相。同樣，其他物相也一定能拿出來。應(yīng)用文字索引進行物相驗證的階段，30，物相為3相以上時，手動搜索并不容易。這時使用電腦是有效的。Johnson和Vand在1986年用FORTRAN編寫的搜索程序2分鐘內(nèi)就能確定含有6相混合物的物相。需要注意的是，計算機不會自動消除衍射圖案或原始卡導(dǎo)致的錯誤。如果物象是3種以上，計算機可以根據(jù)操作員選擇的D選擇50種以上。因此，用戶應(yīng)充分利用未知樣品的化學(xué)成分、處理工藝條件等相關(guān)信息，篩選可能存在的物質(zhì)。31，物相分析注意事項，理論上，PDF卡足夠校正所有未知物質(zhì)。但實際上會有很多困難。主要是樣品衍射圖案的誤差和卡的誤差。例如，晶

10、體如果有理想的方向，吳宣儀強度就會異常強或減弱。強度異常也來自表面氧化物、硫化物的影響等。粉末衍射卡實際上是非常完整的衍射數(shù)據(jù)資料，可以用作物相識別的基礎(chǔ)，但由于數(shù)據(jù)的來源不同，并非所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過檢查，所以有很多錯誤。尤其是在校版之前的卡。美國標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)用衍射計連續(xù)校準(zhǔn)卡，發(fā)行了更正后的新卡。因此，徐璐其他字的相同物質(zhì)卡應(yīng)以發(fā)行較晚的大字卡為準(zhǔn)。32，定性分析的原則，D比I更重要。D比小D重要。d比弱線重要。相對復(fù)雜的拓?fù)浞治鋈蝿?wù)通常需要多次嘗試，并與其他分析方法(例如EDS等)合作，才能獲得滿意的結(jié)果。33，物相分析注意事項，多相混合物的線路線可能重疊，但低角度線與高角度線相比重疊機會

11、較少。如果一個階段的衍射線與另一個階段的衍射線重疊，重疊線是衍射圖案的三強線之一，則分析工作將更加復(fù)雜。如果混合物的相含量很小，或者每個晶面的反射能力很弱，x-張藝興衍射分析只能確認(rèn)特定階段的存在，不能確認(rèn)某一階段的存在。不存在的東西不能確定。(約翰f肯尼迪，Northern Exposure(美國電視劇)，34，物相分析注意事項，任何方法都有局限性。有時，在進行X-張藝興衍射分析時，經(jīng)常需要與其他方法合作，才能得出正確的結(jié)論。例如合金鋼中經(jīng)常遇到的TiC、VC、ZrC、NbC和TiN都有NaCl結(jié)構(gòu)，光柵常數(shù)也比較近，因為他們的光柵常數(shù)溶解了另一種合金元素，35、計算機自動搜索，從60年代初

12、開始，人們就開始應(yīng)用計算機進行X張藝興物相分析，進行晶體學(xué)計算和物相分析。初始設(shè)置的算法適用于大容量、快速數(shù)據(jù)處理計算機。此方法可以將PDF中的每個參考圖與未知卷積圖進行比較，計算基于匹配D和I時平均誤差的每個對比度的優(yōu)點，并選擇50個最佳匹配圖進行進一步評估。(大衛(wèi)亞設(shè)，北境，北境)這種方法有不少缺點，經(jīng)常導(dǎo)致分析錯誤。36，計算機自動搜索，60年代是第一代計算機搜索算法，直到20世紀(jì)90年代發(fā)展為第四代算法，此時粉末線卡全手語版本和CD-ROM產(chǎn)品大大提高了物相識別和表征能力。PDF-2版本包含所有數(shù)據(jù)，例如水的單細(xì)胞、晶面指數(shù)、實驗條件等。此版本包含60，000粉末線卡，使您可以在PC上

13、60秒內(nèi)完成所有任務(wù)。為了更新PDF卡，International International Center for International(國際國際國際國際國際國際國際國際中心，簡稱ICDD)現(xiàn)在每年發(fā)布一套粉末線路卡(PDF)，以編入新收集的線路圖。每年還出版字母表順序和Hanawalt法的搜索手冊，F(xiàn)ink搜索法和常見的物相手冊非定期出版?，F(xiàn)在，粉末卡集發(fā)展到了PDF-4版本，許多X-張藝興衍射設(shè)備將這種分析方法嵌入到儀器設(shè)計中。，37，蟾津公司X射線衍射分析接口，38，元素周期表，39，40，41，物相定量分析，基本原理物相定量分析方法分析實例，42，定量分析的主要任務(wù)：在定性分析

14、的基礎(chǔ)上，測定多相混合物中各相的含量。定量分析的基本原理：物質(zhì)的衍射強度與參與衍射的這種物質(zhì)的體積成正比。多晶衍射環(huán)單位弧長的累積強度I，平面樣品的吸收系數(shù)無關(guān)。R() 1/2，43，對于單相純物質(zhì)，餐中V及其參與的體積和該物質(zhì)的線吸收系數(shù)。對于多相混合料，V表示要測試的物理體積與總樣本體積的比率，Ci表示I相體積分?jǐn)?shù)，以及混合料的吸收系數(shù)。一般來說，各相線路的強度隨著該階段含量的增加而增加。但是由于各物體的相對x射線吸收不同，強度與含量不成比例，需要修改。44，由于混合物的吸收系數(shù)不方便計算，混合物的吸收系數(shù)和各物相的吸收系數(shù)之間的關(guān)系如下：1、混合物的吸收系數(shù)中：wi是混合物中I相重量的百分比。45，2，fi如果W是非協(xié)調(diào)混合物的重量Wi是非協(xié)調(diào)混合物的I相重量，則Wi=W I，46，3，I相線路強度和I相含量之間的關(guān)系，47，物相定量分析方法，在物相定量分析中，應(yīng)直接從衍射強度計算wj，在實驗中，Cj是要測量階段的線強度去除Cj的方法不同，產(chǎn)生了其他進行物相定量分析的方法。單選法(外表法)內(nèi)表法K值法，48，單選法(外表法)，外表法是將測定物相的純物質(zhì)作為標(biāo)本分別進行標(biāo)記。也就是說，首先測量要測量的純物質(zhì)之一的線路線的