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(gè)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(guò)化學(xué)分析、光譜分析、X-張藝興熒光分析等進(jìn)行，這種工作稱為成分分析。材料由可以通過(guò)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(lái)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(shī)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(diǎn)是能夠識(shí)別物質(zhì)相，而不是碳鋼等元素，但X-張藝興衍射并沒(méi)有指出鐵和碳的含量是多少，而是指出在各種處理?xiàng)l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(gè)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(wú)損檢測(cè))。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?；驹?。PDF卡3。索引4 .分析方法5。計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(diǎn)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(shí)衍射，其衍射的圖案也是各種物相本身衍射圖案的機(jī)械疊加。他們徐璐獨(dú)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(gè)衍射圖案；分析校準(zhǔn)后，可以識(shí)別每個(gè)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(duì)所有已知的晶體材料進(jìn)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(kù)。對(duì)某材料進(jìn)行物相分析時(shí)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)線路模式進(jìn)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(jiǎn)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(duì)強(qiáng)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(cè)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(jìn)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(lái)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(jiǎn)介，卡樣式，14，PDF卡的內(nèi)容，(1)1a，1b，1c，三個(gè)位置的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于線路模式的前反射區(qū)域(2 90)中最強(qiáng)的三個(gè)線路的面間距。(2)2a、2b、2c、2d，分別為上述各線路吳宣儀相對(duì)強(qiáng)度，最強(qiáng)的吳宣儀強(qiáng)度為100。15，用于輻射光源波長(zhǎng)過(guò)濾器相機(jī)直徑的儀器通過(guò)測(cè)量最大面間距來(lái)測(cè)量相對(duì)強(qiáng)度的方法數(shù)據(jù)源，晶界空間組晶體單元邊緣長(zhǎng)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(dòng)搜索或計(jì)算機(jī)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(jìn)行分析。用數(shù)字索引，物相鑒定階段如下。1根據(jù)要測(cè)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(jì))。2根據(jù)最強(qiáng)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(duì)強(qiáng)度與拍攝的物質(zhì)的三強(qiáng)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(hào)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(jìn)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(shí)，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(gè)鑒定物相，但手續(xù)比較復(fù)雜。具體過(guò)程如下：用嘗試的方法，物相感情：先嘗試3強(qiáng)線，一致可以確定。(大衛(wèi)亞設(shè)，Northern Exposure(美國(guó)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(cè)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(hào)d/相對(duì)強(qiáng)度I/I1測(cè)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(cè)量的物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)確定每個(gè)衍射吳宣儀D值和相對(duì)強(qiáng)度。2.參考樣品成分和相關(guān)工藝條件或相關(guān)文獻(xiàn)，初步確定試件可能包含的物相。根據(jù)這個(gè)東西的英文名稱，在字母索引中找到卡號(hào)，然后在卡片盒中找到相應(yīng)的卡片。3.在實(shí)驗(yàn)測(cè)量的面間距和相對(duì)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(lái)。應(yīng)用文字索引進(jìn)行物相驗(yàn)證的階段，30，物相為3相以上時(shí)，手動(dòng)搜索并不容易。這時(shí)使用電腦是有效的。Johnson和Vand在1986年用FORTRAN編寫(xiě)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(jì)算機(jī)不會(huì)自動(dòng)消除衍射圖案或原始卡導(dǎo)致的錯(cuò)誤。如果物象是3種以上，計(jì)算機(jī)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(xiàng)，理論上，PDF卡足夠校正所有未知物質(zhì)。但實(shí)際上會(huì)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(qiáng)度就會(huì)異常強(qiáng)或減弱。強(qiáng)度異常也來(lái)自表面氧化物、硫化物的影響等。粉末衍射卡實(shí)際上是非常完整的衍射數(shù)據(jù)資料，可以用作物相識(shí)別的基礎(chǔ)，但由于數(shù)據(jù)的來(lái)源不同，并非所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)檢查，所以有很多錯(cuò)誤。尤其是在校版之前的卡。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)用衍射計(jì)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(duì)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(xiàng)，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(jī)會(huì)

11、較少。如果一個(gè)階段的衍射線與另一個(gè)階段的衍射線重疊，重疊線是衍射圖案的三強(qiáng)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(gè)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(guó)電視劇)，34，物相分析注意事項(xiàng)，任何方法都有局限性。有時(shí)，在進(jìn)行X-張藝興衍射分析時(shí)，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?yàn)樗麄兊墓鈻懦?shù)溶解了另一種合金元素，35、計(jì)算機(jī)自動(dòng)搜索，從60年代初

12、開(kāi)始，人們就開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行X張藝興物相分析，進(jìn)行晶體學(xué)計(jì)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(jì)算機(jī)。此方法可以將PDF中的每個(gè)參考圖與未知卷積圖進(jìn)行比較，計(jì)算基于匹配D和I時(shí)平均誤差的每個(gè)對(duì)比度的優(yōu)點(diǎn)，并選擇50個(gè)最佳匹配圖進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估。(大衛(wèi)亞設(shè)，北境，北境)這種方法有不少缺點(diǎn)，經(jīng)常導(dǎo)致分析錯(cuò)誤。36，計(jì)算機(jī)自動(dòng)搜索，60年代是第一代計(jì)算機(jī)搜索算法，直到20世紀(jì)90年代發(fā)展為第四代算法，此時(shí)粉末線卡全手語(yǔ)版本和CD-ROM產(chǎn)品大大提高了物相識(shí)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(shí)驗(yàn)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(guó)際國(guó)際國(guó)際國(guó)際國(guó)際國(guó)際國(guó)際國(guó)際中心，簡(jiǎn)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(cè)，F(xiàn)ink搜索法和常見(jiàn)的物相手冊(cè)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(jì)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(shí)例，42，定量分析的主要任務(wù)：在定性分析

14、的基礎(chǔ)上，測(cè)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(qiáng)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(zhǎng)的累積強(qiáng)度I，平面樣品的吸收系數(shù)無(wú)關(guān)。R() 1/2，43，對(duì)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(duì)于多相混合料，V表示要測(cè)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(lái)說(shuō)，各相線路的強(qiáng)度隨著該階段含量的增加而增加。但是由于各物體的相對(duì)x射線吸收不同，強(qiáng)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(jì)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(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算wj，在實(shí)驗(yàn)中，Cj是要測(cè)量階段的線強(qiáng)度去除Cj的方法不同，產(chǎn)生了其他進(jìn)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(cè)定物相的純物質(zhì)作為標(biāo)本分別進(jìn)行標(biāo)記。也就是說(shuō)，首先測(cè)量要測(cè)量的純物質(zhì)之一的線路線的