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第五章物相分析及点阵参数精确测定本章主要内容第一节定性分析第二节定量分析第三节点阵参数的精确测定第四节非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析1一、基本原理X射线衍射分析以晶体结构为基础,每种结晶物质都有其特定的结构参数,包括点阵类型、单胞中原子种类、数目和位置及单胞大小等这些结构参数在X射线衍射花样中必有所反映多晶体物质衍射线条的数目、位置以及强度,是该种物质的特征,因而可以成为鉴别物相的标志世界上不存在衍射花样完全相同的两种物质,因此可利用衍射花样与标准物质衍射卡片对照进行物相鉴定衍射线条的位置由2决定,而取决于波长及晶面间距d,其中d是晶体结构决定的基本量。应用时,将待测花样和标准花样d及I系列对照,即可确定物相第一节定性分析2二、粉末衍射卡片(PDF)粉末衍射卡片是物相定性分析必不可少的资料,卡片出版以经历了几个阶段,1)1941年起由美国材料试验协会ASTM出版2)1969年由起粉末衍射标准联合委员会JCPDF出版3)1978年起JCPDF与国际衍射资料中心联合出版,即JCPDF/ICDD4)1992年后的卡片统一由ICDD出版,至1997年已有卡片47组,包括有机、无机物相约67,000个图5-1为1996年出版的第46组PDF(ICDD)卡片,卡片中各栏的内容见图5-2的说明第一节定性分析3一、粉末衍射卡片(PDF)图5-1SmAlO3粉末的衍射卡片46-394★第一节定性分析4二、粉末衍射卡片(PDF)1)第1栏为物质的化学式和英文名称2)第2栏为获得衍射数据的实验条件3)第3栏为物质的晶体学数据4)第4栏为样品来源、制备和化学分析等数据,还有获得数据的温度,以及卡片的替换说明等5)第5栏为物质的面间距、衍射强度及对应的晶面指数6)第6栏为卡片号7)第7栏为卡片的质量标记图5-2粉末衍射卡片的说明第一节定性分析5三、索引卡片档案索引按物质可分为有机相和无机相2类;按检索方法可分为字母索引和数字(Hanawalt)索引2种(一)字母索引按物质的英文名称排列。每行列出卡片的质量标记、物质名称、化学式、衍射三强线的d值和相对强度、卡片序号第一节定性分析例如:样品是含Cu、Mo氧化物,则查Copper打头索引,找到如下结果∶注:面间距数值的下角标,如dxd8d7分别表示该线条的相对强度X:100%,8:80%,7:70%6三、索引(二)Hanawalt索引Hanawalt数字索引按最强线的d1值分组,d1值按从大到小排列,每组内按次强线的d2值减小的顺序排列,而d2值相同的几列又按d3值减小的顺序排列。条目中依次列出卡片质量标记、8根最强线的d值和强度、化学式、卡片号等衍射花样中的三强线顺序常会因各种因素而有所变动,每种物质在索引的不同部位中通常出现三次,即将三强线的面间距按d1d2d3,d2d3d1,d3d1d2排列第一节定性分析7四、定性分析过程(一)过程概述晶面间距d的测量物相定性分析对d值的要求并不很高。在衍射图中取衍射峰的顶点或中线位置作为该线的2值(),借助工具书查出(或利用布拉格定律计算)相应的d值相对强度I/I1的测量****惯上只测峰高而不测积分面积,峰高允许大致估计不需精确测量。将最高峰强度(I1)定为100,并按此定出其它峰的相对强度目前的X射线衍射仪,一般通过数据采集处理,自动输出各衍射峰对应的d、I数值表当获得按面间距递减的d系列及对应的I/I1后,物相鉴定按以下程序进行第一节定性分析8四、定性分析过程(一)过程概述1)选取强度最大的三条衍射线,并将其d值按强度递减的次序排列,其余按强度递减顺序排在其后2)在索引中找到对应的d1(最强线的面间距)组3)按次强线的d2找到接近的几行。在同组中各行按d2递减顺序排列,这一点对寻索非常重要4)找到与d1和d2接近的数据,再依次查对第3、第4直至第8强线,确定最可能的物相及其卡片号5)选取卡片,将d及I/I1实验值与卡片上数据仔细对照,若二者数据对应很好,即可确定物相第一节定性分析9物相定性分析实例第一节定性分析单相物质的定性分析举例:2,/°3Cr2W8V模具钢经高温***化并渗钒后的X射线衍射图10