材料科学研究方法第四章物相分析方法

材料科学研究方法第四章物相分析 方法
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⑤光学性质：
为
2
折射率；Sign为光学性质的正 负；2V为光轴夹角；D为密度；
mp为熔点；Color为颜色；Ref
为参考资料。
⑥试样来源，制备方法，
化学分析数据等。
⑦物相的化学式和名称，
之后常有数字和大写英文字母
组合，数字为单胞中原子数，
字母为点阵类型：如，C-简单
第四章 物相分析方法
▪ 确定物质（材料）由哪些相组成（即物相定性分析或称物 相鉴表示，即 物相定量分析）。
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4.1 物相定性分析
4.1.1 基本原理与方法
原理：定性分析就是分析物质相组成的“指纹脚印”。
任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构（包括结构 类型，晶胞的形状和大小，晶胞中原子、离子或分子的品 种、数目和位置）。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（衍射线的数目、位置 和强度，即d-I数据组），这就是物质的特征，因此就可 以由衍射花样来定性鉴别物相。 方法：制备各种标准单相物质的衍射花样(d-I数据组)并 使之规范化，将待分析物质(样品)的衍射花样(d-I数据组） 与之对照，从而确材料定科学物研质究方的法第组四成章物相相分。析
检索手册按检索方法可分为两类： 以物质名称为索引(即字母索引),
以d值数列为索引(即数值索引)。
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数值索引
以Hanawalt无机相数值索引为例。 其编排方法为：一个相一个条目，在索引中占一横行，
其内容依次为按强度递减顺序排列的8条强线的晶面 间距和相对强度值（按强度递减排列）、化学式、卡 片编号和参比强度值。 条目示例如下：
立方；B-体心立方；F-面心立
方；P-体心斜方。
⑧矿物学名称。右上角符号表示：★为数据高度可靠；i为已指标化和估
计强度，但不如前者可靠；O为可靠性差；C为衍射数据来自理论计算。
⑨晶面间距，相对强度和干涉指数。
⑩卡片的顺序号。
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材料科M学研o2究C方的法第P四D章F物卡相分片析
强度
200 220
200
NaCl的粉末衍射图
111
222 311
420 400
331
600,442
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该索引按d值大小分为45组，每组的d值范围及对应误差 （不同d值的对应误差见下表）列于每页顶部。每个条目由 最强线的d1值决定组别，组内按次强线的d2值递减编排。
为避免被测相最强线与PDF卡片最强线不一致，每个 相的三强线d值以不同排列方式在不同d值组中重复出现。 如1980年以前的版本以d1d2d3，d2d3d1，d3d2d1方式出现三 次，1980年和1982年又作了改进。
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(7) 物相名称 (8) 物 相 的 化 学式与数据 可靠性
可靠性高- 良好-i 一般-空白 较差-O 计算得到-C
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(9) 全部衍射 数据
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4.1.3 PDF卡片索引
为方便、迅速查对PDF卡片，JCPDS编辑出版了多种PDF卡 片检索手册： Hanawalt无机物检索手册、Hanawalt有机相检索手册、 无机相字母索引、Fink无机索引、矿物检索手册等
方法
4.1.2 PDF卡片
各种已知物相衍射花样的规范化工作于1938年由哈那 瓦特(J. D. Hanawalt)开创。
他的主要工作是将物相的衍射花样特征(位置与强度)
用d(晶面间距)和I(衍射线相对强度)数据组表达并
制成相应的物相衍射数据卡片。 卡片最初由“美国材料试验学会(ASTM)”出版，大
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字母索引
以物相英文名称字母顺序排列。每种相一个条目，占 一横行。
条目的内容顺序为：物相英文名称、三强线d值与相 对强度、卡片编号和参比强度号。条目示例如下：
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4.1.4 物相定性分析 基本步骤
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数据来源
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(4) 晶系 空间群 晶胞边长
轴率 A=a0/b0 C=c0/b0
轴角
单位晶胞内“分 子”数
数据来源
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(5)光学性质 折射率 光学正负性 光轴角 密度 熔点 颜色 数据来源
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(6)样品来源、 制备方法、 升华温度、 分解温度等
约1300多张，称ASTM卡片。 1969 年成立了国际性组织 “粉末衍射标准联合会
(JCPDS)” ， 由 它 负 责 编 辑 出 版 “ 粉 末 衍 射 卡 片 ” （Powder Diffraction File），称PDF卡片。目前
已出版了36集共4万多张PDF卡片。
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PDF卡片示意图（分成10部分）
①1a，1b，1c是三条最强衍射线 对应的面间距，1d是最大面间距。 ②2a，2b，2c，2d是上述各衍射 线的相对强度，最强线的相对强 度为100。 ③实验条件：Rad为辐射种类 （如Cu）；λ为波长；Filter为滤 波片名称；Dia为相机直径；Cut off为相机或测角仪能测得的最大 面间距；Coll为光阑尺寸；I/I1为 衍射强度的测量方法；d corr. abs?为所测d值是否经过吸收校 正；Ref为参考资料。 ④晶体学数据：Sys为晶系；S.G. 为空间群符号；a0，b0，c0为单 胞在三个轴上的长度；A= a0/b0， C=c0/b0为轴比；α，β，γ为晶胞 轴间夹角；Z为晶胞中原子或分 子的数目；Ref为参考资料。
方法
( 1)1a,1b,1c 三数据为三 条最强衍射 线对应的面 间 距 ,1d 为 最 大面间距；
(2)2a,2b,2c, 2d 为 上 述 各 衍射线的相 对强度，其 中最强线的 强度为100；
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(3) 辐射光源 波长 滤波片 相机直径
所用仪器可测最 大面间距 测量相对强度的 方法