工学X射线物相分析.ppt

X射线物相分析12X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。3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4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。5定性相分析的判据|通常用d（晶面间距表征衍射线位置和I（衍射线相对强度）的数据代表衍射花样。用d-I数据作为定性相分析的基本判据。|定性相分析方法是将由试样测得的d-I数据组与已知结构物质的标准d-I数据组（PDF卡片）卡片）进行对比，以鉴定出试样中存在的物相。6PDF卡片|1.PDF卡片简介；|2.PDF试样图；|3.PDF试样结构图；|4.PDF卡片内容。7PDF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(InternationalCenterforDiffractionData),PDF-1:d,IPDF-2:cardPDF-3:pattern8PDF卡片的内容（1）|（1）1a、1b、1c,三个位置上的数据是衍射花样中前反射区（20.75和I2/I10.75和I2/I10.75的相，以d1d2，d1d3和d2d3的编排顺序出现三次。19Hanawalt索引说明（四）|1982年版本又作了进一步改进，它的编排规则为：|（1）所有的相最少都以的编排顺序出现一次；|（2）对I2/I10.75和I3/I10.75的相，以d1d2和d1d3的编排顺序出现二次；|（3对I3/I10.75和I4/I10.75的相，以d1d2，d2d1和d3d1的编排顺序出现三次；|（4）对I4/I10.75的相，以d1d2，d2d1，d3d1和d4d1的编排顺序出现四次；20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）。21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，透射聚焦照相法和衍射仪法。|（2）计算南间距d值和测定相对强度I/I1值（I1为最强线的强度）：定性相分析以290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。|（4）最后判定：判定唯一准确的PDF卡片。22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232425物相定量分析|SYC26简介|概述|基本原理|物相定量分析方法|分析实例271、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282、基本原理Vj为j相参加衍射的体积，C、Kj分别代表与待测量无关的物理量强度因子29含量通常用体积百分数vj或重量百分数wj，单位体积内Vj与vj、wj之间的关系，303、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31|外标法32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Al2O3,SiO2,最好NiO被测试样含n相，测A相，掺内标物质S被测样wA,复合样wA,S在复合样wS,wA=wA/(1-wS)33内标法34K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。351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Wj，掺入的内标物质为S，加入量为Ws，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。3637K值法2实验步骤（1）测定值。制备WjWs=11的两相混合样。（Ij、Is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Ij、Is，所选峰及条件与同。（4）通过求待测相含量。求得383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Ws=0.69各待测相的复合样中各峰的强度，IM（120+210）=922IC（101）=6660，IA（113）=482939计算公式：计算结果：40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。41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Vj，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42用其中的某一个方程去除其余方程可得n1个方程（7）或（8）代入（7）43将实验得到的Ii和计算得到的Ki代入（8）求得Vi，利用求得Wj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）442实验步骤（1）Ki因子的计算a单胞体积：求关时常数求V0，Vr（面心立方）=a3b结构因子的计算：f查表）c多重性因子P，奥氏体200为6d角因子e温度因子，M由德祥温度计算，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453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14797Ki值的计算：含量计算：464、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47