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文档简介
1、x射线衍射分析在材料研究中的应用,1、x射线衍射分析法是研究物质物相和晶体结构的主要方法。 某物质(结晶或非晶质体)进行衍射分析时,该物质根据x射线照射产生不同程度的衍射现象,根据物质组成、结晶型、分子内结合方式、分子的配置、结构等决定该物质特有的衍射图形。 x射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快速、测量精度高、可获得大量有关晶体完全性的信息等优点。 因此,x射线衍射分析法作为材料结构和成分分析的现代科学方法,正在各学科的研究和生产中得到广泛应用。 简介、2、x射线与电波、可见光、紫外辐射等相同,本质上是电磁波,只占据相互不同的波长范围。 x射线的波长短,约为10-810-10cm。 x射线
2、分析仪器常用的x射线源为x射线管,是一种带有阴阳极的真空封闭管,管两极间外加高电压,阴极发出的高速电子流与金属阳极营销对象碰撞,产生x射线。 x射线照射结晶物质时,结晶由原子规则排列的结晶单元构成,这些个的规则排列的原子间距离与入射x射线波长为相同数量级,因此从不同原子散射的x射线相互干扰作用,在某个特殊方向上产生强x射线衍射,衍射线与空间分布的方位和强度密切相关, 不同的晶体物质有自己的衍射图形,从x射线衍射的基本原理、3、x射线衍射原理可以看出,物质的x射线衍射图形与物质内部的晶体结构有关。 由于每种晶体物质都有其特定的结构残奥计,所以两种不同的晶体物质不会给出完全相同的衍射模式。 通过分
3、析被测试样品的x射线衍射图形,不仅可以知道物质的化学成分,还可以知道它们的存在状态。 另外,通过x射线衍射试验也可以进行结晶物质的量化分析、晶粒尺寸的测定、晶粒的取向分析。 目前,x射线衍射技术广泛应用于各个领域的材料分析和研究。 x射线衍射技术在材料分析中的应用,4、物质相鉴定是指确定材料由哪一相组成,确定各组的含量,主要包括定性相分析和定量相分析。 因为每种晶体的独特结构都有其相应的x射线衍射特性光谱,这就是x射线衍射物相分析的依据。 比较被测定试样的衍射图形和各种已知的单相标准物质的衍射图形,决定物质的相组成。 确定相组成后,通过使各相衍射峰的强度与其成分含量成比例,可以量化分析各种成分
4、。 x射线衍射相的量化分析有内标法外标法、增量法、无标法和全光谱模拟法等通常的分析方法。 物质鉴定、5、晶格残奥仪是物质的基本结构残奥仪,任何一种结晶物质在一定的状态下都具有一定的晶格残奥仪。 光栅残奥仪的测量应用于固体相变的研究、固态溶液类型的确定、固态溶液溶解度曲线的测量、热胀冷缩系数的测量等。 晶格残奥仪的测量可以通过x射线衍射线位置的测量得到,可以通过测量衍射线的各衍射线的位置得到一个光栅常数值。 晶格残奥计的测定、6、微观应力是指应变、相变、多相物质的膨胀等因素引起的材料内的各晶粒之间或晶粒中存在的微观区域应力。 当一个x射线入射到具有微观应力的样品时,由于微观区域的应力取向不同,各
5、晶粒的面间隔产生不同的应变,一个晶粒的晶面间隔宽,另一个晶粒的晶面间隔被压缩,结果,其衍射线不会像宏命令内部应力的影响那样向单向式位移。 整体效果是衍射线的扩散宽度化。 由于材料的微观残馀应力是引起衍射线的线宽化的主要原因,所以衍射线的半峰宽,即衍射线的最大强度的一半的宽度是描述微观残馀应力的基本残奥计。微观应力的测量,7,材料零配件的宏命令尺度范围内存在的内部应力分布在其各部分,相互保持平衡,该内部应力称为宏命令应力,宏命令应力的存在使零配件内部的面间隔变化,因此,通过x射线衍射法可以测量材料零配件中的应力,测量衍射角的变化即可宏命令应力的测定,8,纳米材料的粒度与其性能密切相关。 纳米材料由于粒子细小,容易形成团粒,如果采用通常的粒度分析修正,往往会出现错误的数据。 可以利用x射线衍射线线宽法(sheller法)测量纳米粉的平均粒径。 纳米材料的粒径特征、结晶度测定、结晶度是影响材料性能的重要残奥仪. 在某些情况下,物质的结晶相和非晶质体相的衍射图形经常重叠。 结晶度的测定主要根据结晶相的衍射图谱面积和非晶质体相图谱面积的比,测定时必须分离结晶相、非晶质体相以及背景非干扰作用散射。 如上所述,x射线衍射技术在材料分析领域应用十分广泛,在无机材料、有机材料、铁元素钢冶金、纳米材料等研究领域发挥着越来越重要的作用。
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