1、材料顯微結(jié)構(gòu)分析方法,一. 主要講授內(nèi)容： 1物相定量分析 XRD 2擇優(yōu)取向定量測定 XRD 3納米微晶晶粒尺寸的測定 XRD 4材料的體成份定量分析 XRF 5材料微區(qū)成份定量分析 EPMA 6顯微形貌觀測與分析 SEM/EDS,WDS 7顯微形貌與微區(qū)物相分析 TEM,二. 主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1采用C值理論計(jì)算方法的AlN陶瓷 的物相定量分析； 2材料的擇優(yōu)取向定量測定； 3四方ZrO2微晶尺寸的測定； 4材料斷口形貌的SEM/EDS顯微 觀測與分析； 5電子衍射微區(qū)物相分析。,三. 教材與主要參考資料： 1. 自編材料顯微結(jié)構(gòu)分析方法講義； 2. X光衍射技術(shù)基礎(chǔ)(清華/王英華)； 3.

2、 陶瓷材料研究方法(建工出版社)； 4. 材料科學(xué)基礎(chǔ)(清華/潘金生等)； 5. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis (Joseph I.Goldstein).,四. 基礎(chǔ)知識(shí) 1.晶體學(xué)基礎(chǔ) 七大晶系十四種布拉維點(diǎn)陣 2. X射線衍射 2dSin =,X射線衍射物相定量分析,1 . X射線定量分析基礎(chǔ) 方法：衍射儀法 條件：樣品無限大、無擇優(yōu)取向、 2入射2反射、無單色器 。 純物相某一衍射峰的強(qiáng)度I： (1),令物理常數(shù)K： 令與結(jié)構(gòu)有關(guān)的部分R： 則多相混合物某相某一衍射峰的強(qiáng)度： (2),混合物的線吸收系數(shù)： (3)

3、 混合物i相的體積百分比： (4) 將(3)和(4)代入(2)， 可建立多相混合物某i相的重量 百分比i與其某一衍射峰的強(qiáng)度Ii 的基本關(guān)系式： (5) Ii由實(shí)驗(yàn)可得，關(guān)鍵求出 KCi 和 m i。,2. 參考強(qiáng)度法(絕熱法)X射線定量分析 選擇一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) *原理：依據(jù)(5)式，對(duì)于混合物中的任意 j 相應(yīng)有： (6) 對(duì)含有n相，而不含有玻璃相的試樣應(yīng)有： (7) 則有： (8),利用(6)式，對(duì)于混合物中的某i相應(yīng)有： (9) 把(8)代入(9)可得： (10) 令參考強(qiáng)度k 值： k =KC 那么有： (11) (11)式即為參考強(qiáng)度法(絕熱法)X射線定量分析的 基本公式。 (

4、11)式中的Ii和各Ij由實(shí)驗(yàn)可得，關(guān)鍵是求ki和各kj值。,*選擇Corundun剛玉(Al2O3)作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)， 予先確定各種物質(zhì)的kj (相對(duì)值)原理： 假設(shè)，予先取各j 相純物質(zhì)與某種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)s 均混則有： 由(5)式可得： 取 那么任意 j 相： 第i相： 這樣，可作以下規(guī)定： 取各純物質(zhì)Ij 相的衍射峰的最強(qiáng)線，如ZnO (101)； 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)取剛玉(Al2O3)的衍射峰最強(qiáng)線(113)； 按重量百分比為50/50予先將j物質(zhì)和 c 剛玉均混得：,項(xiàng)可由實(shí)驗(yàn)獲得 令kc=1為歸一化標(biāo)準(zhǔn)， 則可求得各種物質(zhì)的參考強(qiáng)度kj值為： 關(guān)于kj 值測量精度問題： 與Ij和Ic衍射峰的2

5、相關(guān)的K1和K2的精確分離； 重疊峰分離，如CaCO3(104)與Al2O3(113)的重疊。,關(guān)于含玻璃相的試樣：利用 kj 值的測量方法 沖消劑法 (11)式不能采用，但是通式 仍然成立， 那么：以沖消劑 f(wt%為f )作為 s 加入待測試樣均混， 則有： 若f為c，j為i :,3. 無標(biāo)樣法X射線定量分析,一. 基本設(shè)想 *如果有j個(gè)試樣，含有n種結(jié)晶相， 無玻璃相。 對(duì)j試樣中的第 i 相存在有： (1),那么，對(duì)j試樣： 存在的已知方程數(shù)有n+1個(gè)，即： n個(gè) Iij 方程(1) 1個(gè) ij=1 (不含玻璃相) 假設(shè)，各相mi可以查閱計(jì)算， 未知量還有2n個(gè)，即： n個(gè) KjCi

6、j = kij n個(gè) ij 因此，不能進(jìn)行定量測定。,如果： 有m個(gè)試樣， 每個(gè)試樣含有相同的n種結(jié)晶相， 但各相的含量不同， 在進(jìn)行XRD時(shí)保證Kj與j無關(guān)， 即實(shí)驗(yàn)條件完全相同時(shí)。,那么，對(duì)解n個(gè)試樣： 存在的已知方程數(shù)有mn+m個(gè)，即： mn個(gè) Iij 方程(1) m個(gè) ij=1 (不含玻璃相) 假設(shè)，各相mi可以查閱計(jì)算， 未知量總數(shù)有mn+n個(gè)，即： n個(gè) KjCij = kij mn個(gè) ij,結(jié)論： 含有n未知相的試樣，只要有m n個(gè)相種類相同而含量不同的試樣即可進(jìn)行定量測定。 條件： 不含玻璃相 實(shí)驗(yàn)條件完全相同 各相mi可查閱計(jì)算（相組成已知）,一. 計(jì)算各相mi的無標(biāo)樣法定量相分析 利用式(1)，對(duì)s和j試樣中的任意i相， 在XRD實(shí)驗(yàn)條件完全相同的條件下， 可以得到： (2),當(dāng)i =1時(shí): (3) 即： (4) 由(2)/(