最新x射线定量物相分析教学讲义ppt课件.ppt

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1、x射线定量物相分析一、基本原理二、分析方法三、注意事项引言物相分析与化学分析方法不同，化学分析仅仅是获得物质中的元素组分，物相分析则是得到这些元素所构成的物相，而且物相分析还是区分相同物质同素异构体的有效方法。X射线定量物相分析，是在已知物相类别的情况下，通过测量这些物相的积分衍射强度，来测算它们的各自含量。由于材料中各相的线吸收系数不同，因此当某相j的含量改变时，平均线吸收系数μl也随之改变。若第j相的体积分数为fj，并假定试样被照射体积V为单位体积，则j相被照射的体积为Vj=Vfj=fj当混合物中

2、j相的含量改变时，强度公式中除fj及μl外，其余各项均为常数，它们的乘积定义为强度因子，则第j相某根线条的强度Ij和强度因子Cj分别为用试样的平均质量吸收系数μm代替平均线吸收系数μl，可以证明式中wj及ρj分别是第j相的重量分数和质量密度。当试样中各相均为晶体材料时，体积分数fj和质量分数wj必然满足这就是定量物相分析的基本公式，通过测量各物相衍射线的相对强度，借助这些公式即可计算出它们的体积分数或质量分数。这里的相对强度是相对积分强度，而不是相对计数强度，对此后面还要说明。二、分析方法X射线定量物

3、相分析，又称定量相分析或定量分析，其常用方法包括直接对比法、内标法以及外标法等。(一)直接对比法直接对比法，也称强度因子计算法。假定试样中共包含种类型的相，每相各选一根不相重叠的衍射线，以某相(例如假设第1相)的衍射线作为参考。其它相的衍射线强度与参考线强度之比为Ij/I1=(Cjfj)/(C1f1)可变换为如下等式如果试样中各相均为晶体材料，则全部体积分数fj之和为1，此时不难证明这就是第j相的体积分。因此，只要确定各物相的强度因子比C1/Cj和衍射强度比Cj/C1，就可以利用上式计算出每一相的体积

4、分数。直接对比法适用于多相材料，尤其在双相材料定量分析中的应用比较普遍。例如钢中残余奥氏体含量测定，双相黄铜中某相含量测定，钢中氧化物Fe3O4以及Fe2O3测定等。残余奥氏体含量一直是人们关心的问题。如果钢中只包含奥氏体及铁素体(马氏体)两相，则式中fγ为钢中奥氏体的体积分数，Cγ及Cα分别奥氏体和铁素体的强度因子，Iγ及Iα分别奥氏体和铁素体的相对积分衍射强度。必须指出的是，由于高碳钢试样中的碳化物含量较高，此时实际上已变为铁素体、奥氏体和碳化物的三相材料体系。因此，不能直接利用上式来计算钢材中的

5、奥氏体含量，需要对其进行适当地修正。比较简单的修正方法是公式中分子项减去钢材中碳化物的体积分数Cc，而分母项保持不变，即奥氏体的体积分数可表示为至于钢中碳化物的体积分数Cc，可借助定量金相的方法进行测量，或者利用钢中的含碳量加以估算。(二)内标法有时一些物理常数难以获得，无法计算强度因子Cj，也就不能采用直接对比法进行定量物相分析。内标法就是将一定数量的标准物质(内标样品)掺入待测试样中，以这些标准物质的衍射线作为参考，来计算未知试样中各相的含量，这种方法避免了强度因子计算的问题。1、普通内标法在包含

6、n种相的多相物质中，第j相质量分数为wj，如果掺入质量分数ws的标样，则j相的质量分数变为(1-ws)wj，可得到式中Ij为j相衍射强度，Is为内标样品衍射强度。该式表明，ws一定时，第j相含量wj只与强度比Ij/Is有关，而不受其它物相的影响。利用上式测算第j相的含量，必须首先确定常数R值。为此，制备不同j相含量wj’的已知试样，它们中都掺入相同含量ws的标样。分别测量不同wj’的已知试样衍射强度比Ij’/Is利用测得的数据绘制出Ij’/Is与wj’直线，这就是所谓的定标曲线，如图所示。采用最小二乘

7、法求得直线斜率，该斜率即为系数R值。然后，方可测量未知试样中j相的含量。在待测试样中也掺入与上述相同含量ws的标样，并测得Ij/Is值及系数R来计算待测试样中j相的含量wj值。需要说明，未知试样与上述已知试样所含标样质量分数ws必须相同，在其它方面二者之间并无关系，而且也不必要求两类试样所含物相的种类完全一样。常用的内标样品包括-Al2O3、ZnO、SiO2及Cr2O3等，它们易于作成细粉末，能与其它物质混合均匀，且具有稳定的化学性质。上述内标法的缺点是：首先在绘制定标曲线时需配制多个混合样品，工作较

8、量大。其次由于需要加入恒定含量的标样粉末，所绘制定的定标曲线只能针对同一标样含量的情况，使用时非常不方便。为了克服这些缺点，可采用下面将要介绍的K值内标法。2、K值内标法选择公认的参考物质c和纯j相物质，将它们按质量1:1的比例进行混合，混合物中它们的质量分数为wj’=wc’=0.5。令上式中wj=wc=0.5，此混合物衍射强度比为式中Ij’为j相的衍射强度，Ic’为参考物质的衍射强度，Kj称为j相的参比强度或K值。K值只与物质的参数有关，而不受各相含量