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北达燕园微构

2024-07-15 09:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

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本文提供的教程为中南大学材料学院黄继武老师的PPT讲义,我们整理后会陆续推送给大家(文章略长,但都是精华),希望对大家有用。点击链接回顾下之前的课程吧:

(1,2) jade简介及基本操作教程:

https://mp.weixin.qq.com/s/BYrB46CUsuKqyW1pVMOb4g

(3) jade物相检索操作教程:

https://mp.weixin.qq.com/s/pY6er45NPXSmybpmlM9vBA

(4) 物相定量操作:

https://mp.weixin.qq.com/s/BsAhIUCNySflNAfwJ2pUtQ

(5)晶胞参数精确计算:

https://mp.weixin.qq.com/s/VuZkDZtI1dI1WrGTVhcTrg

本教程主要包括一下几个部分:

1、jade简介

2、jade基本操作教程

3、jade物相检索操作教程

4、jade物相定量计算操作教程

5、jade晶胞参数精确计算操作教程

6、jade晶粒尺寸计算操作教程

7、残余应力计算操作教程

8、全谱拟合精修教程

01

 ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍衍射线为什么变宽?

1.1 衍射线还是衍射峰?

●衍射仪使用的是近似平行光

●衍射仪使用的是平板样品而不是表面弯曲的晶面

●实际晶体是“嵌镶块结构”,晶体由许多嵌镶块组成,每个嵌镶块内是完整的,嵌镶块造成晶体点阵的不连续性

 

●结论:

-衍射仪得到的衍射线不是一条衍射线而是一个具有一定宽度的衍射峰

-取衍射峰一半高度的宽度作为衍射峰的宽度度量,称为“半高宽”

-衍射峰面积除以高度得到的是积分宽度

-这个宽度称为“仪器宽度”一b

 

1.2 晶粒细化→衍射峰变宽

●选择反射区的中心是严格满足布拉格定律的倒易阵点

●选择反射区的大小和形状是由晶体的尺寸决定的

当晶块(嵌镶块、亚晶)尺寸小于100nm时,相当于相干散射区三维尺度上的晶胞数都很小,所对应的倒易阵点变为具有一定体积的倒易体元,其选择反射区比普通的要更大

●谢乐方程:

●公式的推导方法不同,式中k=0.89或0.94,但实际应用中一般取k=1

●β是指因为晶粒细化导致的衍射峰加宽部分,单位为弧度

●晶块尺寸D=md,其中d是垂直(HKL)晶面方向的晶面间距,m是晶块在这个方向包含的晶胞数

●由于不同晶面的d值和m不同,因此不同(HKL)晶面测量出来的D值也会有差别

一个粉晶颗粒的微结构

1.3 晶格畸变→衍射峰变宽●金属材料在加工和热处理过程中,有点阵畸变、亚晶粒细化及层错等微观变化●材料的微观变化可以解释材料的物理与力学性能的变化●材料的微观变化可以通过两种方法来观察或测量■透射电镜观察:直观,但只能观察到微区■X射线衍射线形分析:制样简单,测量范围大,测量结果为被测区域的统计平均值 ●晶块尺寸范围内的微观应力或晶格畸变,能导致晶面间距发生对称性改变d±△d

●晶面间距是倒易矢量的倒数,晶面间距变化△d,必然导致倒易矢量产生相应的波动范围,倒易球成为具有一定厚度的面壳层,当反射球与倒易球相交时,得到宽化的衍射线

●晶面间距改变d±△d,导致衍射角有相应变化

●衍射线的半高宽

●两边微分并整理可得:

●微观应变和微观应力计算公式:

●如果用晶面间距的相对变化来表达晶格畸变,则只要从实验中测得衍射线的加宽β,就可以计算出晶格畸变量△d/d和微观应力σ02如何计算加宽?2.1 B,b,β●衍射峰的实际测量宽度称为实测宽度B●b是与仪器的实验条件相关的特性,称为仪器宽度●β相对于仪器宽度b的增量称为“加宽”●B,b,β三者之间不是简单的加和效应,而是一种复杂的卷积关系 2.2 B,b,β的关系●材料实测的衍射线宽度(B) 和物理宽度(β)以及仪器宽度(b)之间存在如下的关系:

■g(x):仪器宽化线形函数■f(x):物理宽化线形函数●此式称为琼斯( F.W.Jones)关系式2.3 解卷积的三种方法-近似函数法-傅利叶变换法-方差法 2.4 近似函数法●f(x)和g(x)的选择—f(x)和g(x)可选用以下三种函数的任意组合,不同组合计算得到的B、β和b之间存在不同的关系表1可选峰形函数及B、β和b的关系

03计算晶粒尺寸●纳米材料(晶粒小于100nm)的制备是当前的重要研究课题●一般认为纳米粉体中不含有其它因素引起的衍射峰加宽●物理宽度β的计算公式

●n取1-2之间的数,用柯西函数时,n=1,用高斯函数时,n=2。其它函数及其组合,则1


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