多晶体的物相分析 (2)精选PPT.ppt

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1、多晶体的物相分析第1页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院目目 录录5.1 物相的定性分析物相的定性分析概论概论o 5.1.1 基本原理基本原理o 5.1.2 PDF卡片卡片o 5.1.3 PDF卡片索引卡片索引o 5.1.4 定性相分析方法定性相分析方法o 5.1.5 计算机检索计算机检索第2页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院目目 录录5.2 物相的定量分析物相的定量分析o 5.2.1 基本原理基本原理o 5.2.2 定量分析方法定量分析方法o 5.2.3 具体应用具体应用o 5.2.4 注意

2、问题注意问题第3页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院概概 论论X射线衍射依赖衍射花样三要素：衍射线（或衍射斑）的位置衍射线（或衍射斑）的位置强度强度线型线型第4页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院概 论确定样品中存在的结晶物相的种类确定样品中存在的结晶物相的种类例如：将例如：将CaCO3与与NaCl晶体混合时，晶体混合时，X射线物相分射线物相分析可以直接加以区分析可以直接加以区分确定样品中某物相的百分含量确定样品中某物相的百分含量 第5页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学

3、院上海应用技术学院材料学院概概 论论测量晶体的晶格常数测量晶体的晶格常数进行结构分析进行结构分析 进行无机物的定性、定量分析进行无机物的定性、定量分析有机物的结晶情况分析有机物的结晶情况分析第6页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院概概 论论应用领域应用领域：金属材料学、矿物学、岩石学、材料合成研究、药物合成研究、材料性能研究（如配合低温、高温物台的使用可研究不同环境下晶格的变化）第7页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.1 基本原理o任一种结晶物质都具有特定的晶体结构任一种结晶物质都具有特

4、定的晶体结构o在一定波长的在一定波长的X X射线照射下，每种晶体物质射线照射下，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一一对应质和它的衍射花样一一对应o多相试样的衍射花样只是由它所含物质的衍多相试样的衍射花样只是由它所含物质的衍射花样机械叠加而成射花样机械叠加而成第8页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院NaCl晶体的衍射花样第9页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院钨粉的衍射花样第10页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技

5、术学院材料学院上海应用技术学院材料学院第11页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院定性相分析的思路o将d-I的数据组代表衍射花样o将由试样测得的d-I数据组与已知结构物质的标准d-I数据组进行对比鉴定出试样中存在的物相鉴定出试样中存在的物相第12页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.2 PDF卡片o1938年年J.D.Hanawalt等人发起以等人发起以d-I数据组代替衍射花样，制备衍数据组代替衍射花样，制备衍射数据卡片射数据卡片o1942美国材料试验协会美国材料试验协会(ASTM)出版了大

6、约出版了大约1300张衍射数据卡张衍射数据卡片片o1969年成立粉末衍射标准联合委员会年成立粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)，由它负责编辑，由它负责编辑和出版粉末衍射卡片和出版粉末衍射卡片,称称PDF卡片卡片o1978年与国际衍射资料中心联合出版，即年与国际衍射资料中心联合出版，即JCPDS/ICDDo1992年以后的卡片统一由年以后的卡片统一由ICDD出版，至出版，至1997年已有卡片年已有卡片47组，包括有机、无机物相约组，包括有机、无机物相约67000个个第13页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.2 PDF卡片卡片第14页，此

7、课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.2 PDF卡片卡片第15页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.3 PDF卡片索引oPDF卡片索引卡片索引:帮助实验人员从数万张卡片中迅速查到所须帮助实验人员从数万张卡片中迅速查到所须的的PDF卡片工具书卡片工具书o索引分为：索引分为：有机相、无机相有机相、无机相o检索方法分：检索方法分：数字检索、字母检索数字检索、字母检索 第16页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院HanawaltHanawalt无机相

8、（物）检索手册无机相（物）检索手册是一种数字索引，将最强线的面间距d1处于某一范围内者归入一组，组的顺序按面间距范围从大大到小小排列，组的面间距范围及其误差在每页顶部标出 在每组内则按次强线的面间距d2减小的顺序排列第17页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院例如o以1995年的无机相Hanawalt检索手册为例，将面间距d1分为40组 2.50-2.44(0.1)2.47x 2.558 2.776 2.044 1.574 6.113 3.152 1.892 oI12 Ca2CuO3 34-282 1.8第18页，此课件共55页哦2023/1/1

9、1上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.3 PDF卡片索引戴维无机相字母索引戴维无机相字母索引Iron Oxide Fe2O3 3.60X 6.018 4.368 21-920第19页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.3 PDF卡片索引有机相检索手册有机相检索手册FinkFink无机索引无机索引矿物检索手册矿物检索手册第20页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.4 定性相分析步骤o获得衍射花样o测定2，计算面间距d值o相对强度值I/I1(I1为最强线的强度)的测量

10、o检索PDF卡片o判定得出结果第21页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院物相鉴定顺序如下物相鉴定顺序如下：1）从前反射区选取强度最大的三根衍射线，并使其d值按强度递减的次序排列，又将其余线条的值按强度递减顺序列于三强线之后2）从Hanawalt索引中找到对应的d1（最强线的面间距）组第22页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院物相鉴定顺序物相鉴定顺序3）按次强线的面间距d2找到接近的几行。在同一组中，各行系按d2递减顺序安排4）检索这几行数据是否与实验值很接近。若是则再依次查对第三、第四、第五至第

11、八条线，并从中找出最可能的物相及其卡片号5）比对卡片（d值与强度值），若吻合即可确定待测样品的物相第23页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院物相鉴定顺序物相鉴定顺序6）若找不到对应的卡片，说明衍射花样的最强线与次强线并不属于同一物相，此时需从待测花样中选取下一根线作为次强线，重复3）5）的检索程序注意：不同物相的线条有可能重叠注意：不同物相的线条有可能重叠定性相分析流程图参见P43图4-3第24页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.1.5 计算机检索MDI Jade 5.01 1）建立数据库：

12、）建立数据库：将标准物质的衍射花样数据输入存到计算机计算机中2 2）打开桌面）打开桌面MDI Jade 5.0MDI Jade 5.0，进入计算机自动检索，进入计算机自动检索系统系统第25页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院MDI Jade 5.03 3）读入文件：）读入文件：将待测样品的实验衍射数据及其误差考虑输入，也可以输入样品的元素信息以及物相隶属的子数据库类型（有机、无机、金属、矿物等）4 4）计算机检索：）计算机检索：计算机按照给定的程序将之与标准的花样进行匹配、检索、淘汰、选择，最后输出结果第26页，此课件共55页哦2023/1/1

13、1上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院定性分析注意事项晶面间距d比相对强度I/I1更重要线条有重叠，分析工作复杂混合物中某相的含量很少时，难于显示衍射线条，无法确定该相的存在 定性分析只能肯定某相的存在，不能断言定性分析只能肯定某相的存在，不能断言某相绝对不存在某相绝对不存在第27页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2 5.2 物相的定量分析物相的定量分析 5.2.1定量分析的依据定量分析的依据 各相的衍射线的强度随该相含量的增加而提高定量分析目的定量分析目的：确定多相物质中各相的相对含量第28页，此课件共55页哦2023/1/

14、11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.2 定量分析方法o采用衍射仪测量时，单相多晶体的衍射强度公式将公式适当修改，则适用于多相试样第29页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.2 定量分析方法设样品是由n个相组成的混合物，其总的线吸收系数为，则其中某相（j相）的HKL衍射线强度公式为：各相的各相的 j不同；若不同；若j相的体积分数为相的体积分数为fj令试样被照射的体积令试样被照射的体积V为单位体积为单位体积则则j相被照射的体积为相被照射的体积为Vj=Vfj第30页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料

15、学院上海应用技术学院材料学院5.2.2 定量分析方法o 则第j相某根衍射线的强度Ij（参见P48）C C j j:常数常数 j:j相的重量百分数相的重量百分数 和和 m为混合物的密度和质量吸收系数为混合物的密度和质量吸收系数第31页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.2 定量分析方法Wj/W：质量百分比第32页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.2 定量分析方法-定量分析的基本公式第33页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.3

16、单线条法（外标法）原理：原理：将多相混合样品中将多相混合样品中待测相待测相（j相）某根衍相）某根衍射线的强度与射线的强度与该相纯（该相纯（j相相）试样的同指数衍）试样的同指数衍射线条强度相比较，即可以定出射线条强度相比较，即可以定出j相在混合样品相在混合样品中的相对含量中的相对含量第34页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院单线条定量分析法o多相混合样品中有n个相，若若j j相与其余相的相与其余相的线吸收系数线吸收系数 及密度及密度 均相等均相等J J相线条的强度相线条的强度I Ij j与其重量百分数与其重量百分数 j j成正比成正比n若试样全部

17、为j相，则 j=100%=1第35页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院单线条定量分析法 作出：作出：j相相纯物质衍射线的强度为纯物质衍射线的强度为(Ij)0有有由此关系可求出由此关系可求出 j第36页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院单线条定量分析法o公式特点：公式特点：（1）将所测物相的纯物质单独标定，然后与多相混合物中待）将所测物相的纯物质单独标定，然后与多相混合物中待测相的相应衍射线强度相比较测相的相应衍射线强度相比较（2）比较简易、准确度较差）比较简易、准确度较差（3）适用于测定同素异构

18、体（）适用于测定同素异构体（两相的吸收系数相等两相的吸收系数相等）例如：在例如：在-l2O3与与 -Al2O3的多相混合样品中测定的多相混合样品中测定-l2O3，TiO2中两种同素异构体中两种同素异构体-金红石（金红石（A-TiO2）与锐钛矿）与锐钛矿(R-TiO2)第37页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院单线条定量分析法p 定标曲线定标曲线-强度比与含量的关系曲线强度比与含量的关系曲线 应用时根据所测的强度比，对照曲线得出含量应用时根据所测的强度比，对照曲线得出含量P50图图4-5为几种两相混合物中测定石英含量的定标曲为几种两相混合物中测定

19、石英含量的定标曲线线图中直线是石英与白硅石，它们是图中直线是石英与白硅石，它们是SiO2的同素异构的同素异构体体，用用CuK 辐射时，质量吸收系数为辐射时，质量吸收系数为34.9 第38页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院单线条定量分析法氧化铍、氯化钾与石英的质量吸收系数不同，则强度比为非线性氧化铍、氯化钾与石英的质量吸收系数不同，则强度比为非线性的的若待测样品为若待测样品为两相混合物，两相混合物，、的线吸收系数为的线吸收系数为 、。物相定量分析的关系式为：物相定量分析的关系式为：第39页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料

20、学院上海应用技术学院材料学院5.2.4 内标法o内标法内标法：在待测样品中加入一定含量的在待测样品中加入一定含量的标准物质标准物质，将试样中待测相的某根衍射线条强度与掺入试样将试样中待测相的某根衍射线条强度与掺入试样中含量已知的标准物质的某根衍射线条强度相比中含量已知的标准物质的某根衍射线条强度相比较，较，从而获得待测相含量从而获得待测相含量o内标法仅限于粉末样品内标法仅限于粉末样品 参见参见P50第40页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.4内标法若待测相为A，样品中含量已知的标准物质S 设设fA为为A相在复合试样中的体积分数相在复合试

21、样中的体积分数复合试样中复合试样中A A相某根相某根衍射线条的强度衍射线条的强度:复合试样的线吸收系数复合试样的线吸收系数第41页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.4内标法 设fsfs：标准样品在复合试样中的体积分数：标准样品在复合试样中的体积分数复合试样中复合试样中S相的某相的某根衍射线条的强度根衍射线条的强度第42页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.4内标法设设W 、WS：A相和相和S相在复合试样中的质量分数相在复合试样中的质量分数将体积分数化成将体积分数化成重量分量：重量分

22、量：第43页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.4 内标法同理同理：复合试样中标准物质复合试样中标准物质S S某根衍射线条的强度某根衍射线条的强度第44页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.4内标法o在所有的复合试样中，都将Ws保持恒定第45页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.4内标法oA相在原始试样中的质量分数W 与在复合试样中的质量分数W 有如下关系：W =W （1-Ws）-内标法的基本方程内标法的基本方程IA/IS与与W

23、 呈线性关系，呈线性关系，IA、IS可以通过实验可以通过实验测得，测得，K通过实验方法求出通过实验方法求出第46页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.5 K值法和参比强度法oK值法：利用预先测定好的参比强度值法：利用预先测定好的参比强度K值，值，利用被测相质量含量和衍射强度的线性方程，利用被测相质量含量和衍射强度的线性方程，通过数学计算得出结果通过数学计算得出结果内标法中内标法中第47页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.5 K值法和参比强度法其中其中K值法基本方程值法基本方程第48

24、页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.5 K值法和参比强度法o将K值法简化成参比强度法：采用刚玉-l2O3为通用参比物质，则某物质的为通用参比物质，则某物质的K值即值即KSA等于该物质和等于该物质和-l2O3 的等质量混合样的的等质量混合样的X射线图中两相最强线的强度比射线图中两相最强线的强度比 参比强度参比强度K值以值以I/Ic的标题列入的标题列入JCPDS卡片或索卡片或索引上引上第49页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.5 K值法和参比强度法若是两相物质，则若是两相物质，则WA

25、+WS=1并且并且计算得出计算得出A相的量相的量第50页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.6直接对比法-钢中残余奥氏体的测定钢中残余奥氏体的测定o不必掺入外来物质，直接以多相混合物中另一个相的不必掺入外来物质，直接以多相混合物中另一个相的某根衍射线条作为参考线条某根衍射线条作为参考线条o适用于粉末、块状多晶体试样适用于粉末、块状多晶体试样下面为例题：下面为例题：淬火马氏体中测残余奥氏体的量淬火马氏体中测残余奥氏体的量根据定量分析的基本原理根据定量分析的基本原理第51页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技

26、术学院材料学院5.2.6直接对比法oIr：残余奥氏体某根线条的强度：残余奥氏体某根线条的强度oI：邻近残余某根马氏体线条的强度：邻近残余某根马氏体线条的强度o相应的比例常数及体积分数为相应的比例常数及体积分数为Cr、C 、fr、f 若淬火钢只有奥氏体与马氏体组成：若淬火钢只有奥氏体与马氏体组成：fr+f=1第52页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.6直接对比法o残余奥氏体的量为：第53页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院5.2.6直接对比法o其中，Ir、I由实验测得，Cr、C 由计算获得V：晶胞体积晶胞体积第54页，此课件共55页哦2023/1/11上海应用技术学院材料学院上海应用技术学院材料学院作业1.物相定性和定量分析的原理是什么？第55页，此课件共55页哦