第5章-物相分析.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,9.1X射线物相分析,利用X射线衍射的方法对试样中由各种元素形成的具有确定结构的化合物（物相），进行定性和定量分析。,X射线物相分析给出的结果，不是试样的化学成分，而是由各种元素组成 的具有固定结构的物相。,1,9.2 定性相分析,1,.,基本原理,2.PDF卡片,3.PDF卡片索引,4.分析方法,5.计算机自动检索,2,基本原理,任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花样都是一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物质的衍射花样机械叠加而成。,定性相分析的判据。,3,9.3PDF卡片简介,J.D.Hanawalt等人于1938年首先发起，以d-I数据组代替衍射花样，制备衍射数据卡片的工作。,1942年“美国材料试验协会（ASTM）”出版约1300张衍射数据卡片（ASTM卡片）。,1969年成立了“粉末衍射标准联合委员会”，由它负责编辑和出版粉末衍射卡片，称为PDF卡片。,现在由ICDD(International Center for Diffraction Data),PDF-1:d,I,PDF-2:card,PDF-3:pattern,6,7,PDF卡片索引,PDF卡片索引是一种能帮助实验者从数万张卡片中迅速查到所需要的PDF卡片的工具书。由JCPDS编辑出版手册有：,Hanawalt无机物检索手册,；,有机相检索手册；,无机相字母索引,；,Fink无机索引；,矿物检索手册等品种。,8,数值索引,Hanawalt无机物检索手册,；,9,无机相字母索引,这种索引是按照物相英文名称的第一个字母为顺序编排条目。每个条目占一横行。物相的英文名称写在最前面，其后，依次排列着化学式，三强线的d值和相对强度，卡片编号，最后是参比强度（I/Ic）。,10,分析方法,定性相分析一般要经过以下步骤：,（1）获得衍射花样：可以用德拜照相法、衍射仪法。,（2）计算间距d值和测定相对强度I/I,1,值（I,1,为最强线的强度）：定性相分析以2,90,的衍射线为主要依据。,（3）检索PDF卡片：人工检索或计算机检索。,11,根据待测相的衍射数据，得出三条强线的晶面间距值,d,1,、,d,2,、,d,3,根据,d,1,值,(,或,d,2,、,d,3,),，,在数值索引中检索适当,d,组，找出与,d,l,、,d,2,、,d,3,值复合较好的一些卡片。,把待测相的三条强线的,d,值和,I,I,1,值与这些卡片上各物质的三强线,d,值和,I,I,1,，,值相比较，淘汰一些不相符的卡片，最后获得与实验数据一一吻合的卡片，卡片上所示物质即为待测相。鉴定工作便告完成。,12,实际分析举例,13,复相物质的定性分析,1415,16,17,计算机自动检索,计算机自动检索主要由建立数据文件库和检索匹配两部分组成。,1.建立检索匹配,2.数据文件库,18,19,20,21,9-6,物相定量分析,22,简介,概述,基本原理,物相定量分析,方法,分析实例,23,1、概述,1 概述,1936 年，矿粉中石英含量的X射线定量分析，,1945年，弗里德曼发明衍射仪后，48年由亚力山大完成内标法；科恩等：直接比较法,1974年，F.H.Chung K值法，基体清洗法，绝热法，无标样法,24,2、基本原理,V,j,为,j,相参加衍射的体积，,C,、,K,j,分别代表与待测量无关的物理量强度因子。,25,含量通常用体积百分数,vj,或重量百分数,w,j,，单位体积内,V,j,与,v,j,、,w,j,之间的关系，,26,3、方法,物相定量分析的具体方法有:,单线条法,外标法,内标法,K值法和绝热法,直接比较法,联立方程法,27,外标法,28,内标法,是在被测的粉末样品中加入一种恒定的标准物质制成复合试样。,标样：常用Al,2,O,3,SiO,2,最好NiO,被测试样含n相，测A相，掺内标物质S,被测样w,A,复合样w,A,S在复合样w,S,w,A,=w,A,/(1-w,S,),29,内标法,30,K值法（基体冲洗法）,在待测样中加入一种标准物质I,测,/I,标,W,测,K值法是在内标法的基础上发展起来的，主要差别在于对比例常数K值的处理上不同。,31,1,基本计算公式,设待测试样中含有几个相，要测,j,相的含量，含量为,W,j,，,掺入的内标物质为,S,，,加入量为,W,s,，,复合样中，,只与两相的密度和衍射角有关，与相的含量无关，是一个常数，要求 得先求,参比强度值。,32,K值法,2,实验步骤,（1）测定 值。制备,W,j,Ws,=11的两相混合样。,（,I,j,、,I,s,各选一个或2个合适的衍射峰）,（2）制备待测相的复合样：掺入与 相同的内标物质，含量可不同。,（3）测量复合样。精确测量,I,j、,I,s,，所选峰及条件与 同。,（4）通过 求待测相含量。求得,33,3,测算实例,试样：由莫莱石（,M,），,石英（,Q,）,和方解石（,C,）,三个相组成,内标物质：刚玉（,A,），,向待测试样中的参入量为,W,s,=0.69,各待测相的,复合样中各峰的强度，,I,M,（,120+210,）,=922,，,I,C,（,101,）,=6660,，,I,A,（,113,）,=4829,34,计算公式：,计算结果：,35,绝热法,绝热法，就是在定量相分析时不与系统以外发生关系。用试样中的某一个相作标准物质。,特点：（1）不需要向试样中掺入内标物质，减少实测工作麻烦；（2）既适用于粉末试样，也适用于整体试样,；（3）不能测定含未知相的多相混合试样。,36,此法不需向待测试样中掺入内标物质，是以两相的衍射强度比为基础，强度参此量通过理论计算。适用于淬火钢中残余奥氏体的测定和其它种同类异型转变。,1基本计算公式,如待测试样中含有n个相，它的体积分数为,V,j,，各相含量的总和等于1,（6）,可写出n个强度方程,直接对比法,37,用其中的某一个方程去除其余方程可得n-1个方程,（7）,或 （8）,代入（7）,38,将实验得到的,I,i,和计算得到的,K,i,代入（8）求得,V,i,，利用 求得,W,j,在淬火钢中，只含与体积相（相）和奥氏体相（相），且 ，简化,（9）,若有碳化物相，这时,（10）,39,2实验步骤,（1）,K,i,因子的计算,a,单胞体积：求关时常数求V,0,，V,r面心立方）,=,a,3,b,结构因子的计算：f查表）,c,多重性因子P，奥氏体200为6,d,角因子,e,温度因子 ，M由德拜温度计算，有表可查,（2）衍射峰的积分强度测量,a衍射峰对的选择 （邻近、强度接近）,b辐射的选择：消除荧光，提高峰背比,Cu+单色器，或Co靶，Fe靶,c测量参数：步进扫描，扫描速度为0.25/min,（3）残余实氏体含量的计算,将计算的 和测量的 代入,40,3测算实例,试样GCr15钢样，1050油淬,测试条件：Co，,K,辐射；40KV，30mA，Fe滤波，0.25/min,测量结果：两相(211),峰强度为45924，(311),r,为14797,K,i,值的计算：,含量计算：,41,4、应注意问题,1,探测极限2,足够的尽累积计算3,试样制备，过筛、粒度，取向,42,