材料分析思考題3

材料分析習(xí)題五1、 物相定性分析的原理是什么？對食鹽進(jìn)行化學(xué)分析與物相定性分析，所得信息有何不同？答：物相定性分析的原理是根據(jù)每一種結(jié)晶物質(zhì)都有自己獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，即特定點(diǎn)陣類型、晶胞大小、原子的數(shù)目和原子在晶胞中的排列等。因此，從布拉格公式和強(qiáng)度公式知道，當(dāng)X射線通過晶體時，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有自己獨(dú)特的衍射花樣，它們的特征可以用各個反射晶面的晶面間距值d和反射線的強(qiáng)度來表征。其中晶面網(wǎng)間距值d與晶胞的形狀和大小有關(guān)，相對強(qiáng)度1則與質(zhì)點(diǎn)的種類及其在晶胞中的位置有關(guān)。任何一種結(jié)晶物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)d和I是其晶體結(jié)構(gòu)的必然反映，因而可以根據(jù)它們來鑒別結(jié)晶物質(zhì)的物相。對食鹽進(jìn)行化學(xué)分析與物相定性分析，化學(xué)分析獲得食鹽化學(xué)組成，如獲得Na+、Cl-的含量。物相定性分析能獲得物相組成NaCl及晶體結(jié)構(gòu)等信息。試述X射線衍射單物相定性分析基本原理與分析步驟？答：X射線物相分析的基本原理是每一種結(jié)晶物質(zhì)都有自己獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，即特定點(diǎn)陣類型、晶胞大小、原子的數(shù)目和原子在晶胞中的排列等。因此，從布拉格公式和強(qiáng)度公式知道，當(dāng)X射線通過晶體時，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有自己獨(dú)特的衍射花樣，衍射花樣的特征可以用各個反射晶面的晶面間距值d和反射線的強(qiáng)度I來表征。其中晶面網(wǎng)間距值d與晶胞的形狀和大小有關(guān)，相對強(qiáng)度I則與質(zhì)點(diǎn)的種類及其在晶胞中的位置有關(guān)。通過與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物相衍射數(shù)據(jù)比較鑒定物相。單相物質(zhì)定性分析的基本步驟是：（1） 計算或查找出衍射圖譜上每根峰的d值與I值；（2） 利用I值最大的三根強(qiáng)線的對應(yīng)d值查找索引，找出基本符合的物相名稱及卡片號;（3） 將實測的d、I值與卡片上的數(shù)據(jù)一一對照，若基本符合，就可定為該物相。2?物相定量分析的原理是什么？試述用K值法進(jìn)行物相定量分析的過程。答：X射線定量分析的任務(wù)是：在定性分析的基礎(chǔ)上，測定多相混合物中各相的含量。定量分析的基本原理是物質(zhì)的衍射強(qiáng)度與參與衍射的該物質(zhì)的體積成正比。K值法是內(nèi)標(biāo)法延伸。從內(nèi)標(biāo)法我們知道，通過加入內(nèi)標(biāo)可消除基體效應(yīng)的影響。K值法同樣要在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)，人們經(jīng)常也稱之為清洗劑。K值法不須作標(biāo)準(zhǔn)曲線得出而能求得K值。1） 對待測的樣品。找到待測相和標(biāo)準(zhǔn)相的純物質(zhì)，配二者含量為1：1混合樣，并用實驗測定二者某一對衍射線的強(qiáng)度，它們的強(qiáng)度比Kis。2） 在待測樣品中摻入一定量wS的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。并測定混合樣中二個相的同一對衍射線的強(qiáng)度I/IS。3） 代入上一公式求出待測相i在混合樣中的含量wi。4） 求i相有原始樣品中的含量Wi由于JCPDS卡片中已選用剛玉A12O3作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。測定許多物質(zhì)與剛玉以1：1比例混合后，二者最強(qiáng)衍射峰之間的比值。因此可選用剛玉作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，得出二者強(qiáng)峰的強(qiáng)度比，查JCPDS卡片計算可求得。試比較五種定量分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)？答：外標(biāo)法就是待測物相的純物質(zhì)作為標(biāo)樣以不同的質(zhì)量比例另外進(jìn)行標(biāo)定，并作曲線圖。外標(biāo)法適合于特定兩相混合物的定量分析，尤其是同質(zhì)多相（同素異構(gòu)體）混合物的定量分析。內(nèi)標(biāo)法是在待測試樣中摻入一定量試樣中沒有的純物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量分析，其目的是為了消除基體效應(yīng)。內(nèi)標(biāo)法最大的特點(diǎn)是通過加入內(nèi)標(biāo)來消除基體效應(yīng)的影響，它的原理簡單，容易理解。但它也是要作標(biāo)準(zhǔn)曲線，在實踐起來有一定的困難。K值法是內(nèi)標(biāo)法延伸。K值法同樣要在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)，人們經(jīng)常也稱之為清洗劑。K值法不作標(biāo)準(zhǔn)曲線，而是選用剛玉A12O3作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并在JCPDS卡片中，進(jìn)行參比強(qiáng)度比較，K值法是一種較常用的定量分析方法。直接比較法通過將待測相與試樣中存在的另一個相的衍射峰進(jìn)行對比，求得其含量的。直接法好處在于它不要純物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)曲線，也不要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，它適合于金屬樣品的定量測量。以上四種方法都可能存在因擇優(yōu)取向造成強(qiáng)度問題。Rietveld全譜擬合定量分析方法。通過計算機(jī)對試樣圖譜每個衍射峰的形狀和寬度，進(jìn)行函數(shù)模擬。全譜擬合定量分析方法，可較好地避免擇優(yōu)取向，是目前X射線衍射定量分析精度最高的方法。不足之處是：必須有獲得高分辨高準(zhǔn)確的數(shù)字粉末衍射圖譜的衍射儀，并配有相應(yīng)軟件。試總結(jié)衍射花樣的背底來源，并提出一些防止和減少背底的措施。答：衍射花樣的背底來源主要有以下方面：（1） 連續(xù)X射線光譜；（2） 非相干散射（康普頓散射）；（3） 靶材和濾波片的選用影響背底；（4） X射線入射和衍射的平行度；（5） 樣品的制備對背底的影響。措施：（1） 采用的工作電壓為激發(fā)電壓3-5倍，使特征X射線與連續(xù)X射線比最大；（2） 非相干散射強(qiáng)度與sin0/X成正比，要降低非相干散射強(qiáng)度，需使si"/入值變小，即提高入射X射線的波長，采用輕元素靶。（3） 正確選擇靶材料，靶材產(chǎn)生的特征X射線（常用Ka射線）盡可能小地激發(fā)樣品的熒光輻射，以降低衍射花樣背底，使圖像清晰。正確選擇濾波片，能將KB射線完全濾掉，使Ka射線單色性好。也可用石墨單色器提高濾波純度。（4） 采用多層膜反射器提高入射線和衍射線的平行度。（5） 樣品，樣品晶粒為5um左右，長時間研究，制樣時盡量輕壓，可減少背底。習(xí)題六在一塊冷軋鋼板中可能存在哪幾種內(nèi)應(yīng)力？它的衍射譜有什么特點(diǎn)？答：在一塊冷軋鋼板中可能存在三種內(nèi)應(yīng)力，它們分別是：第一類內(nèi)應(yīng)力是在物體較大范圍內(nèi)或許多晶粒范圍內(nèi)存在并保持平衡的應(yīng)力。稱之為宏觀應(yīng)力。它能使衍射線產(chǎn)生位移。第二類應(yīng)力是在一個或少數(shù)晶粒范圍內(nèi)存在并保持平衡的內(nèi)應(yīng)力。它一般能使衍