【正文】 第五章 X射線物相分析 第一節(jié) 引言 ? 常規(guī)化學(xué)成分分析 :（如光譜、 X熒光、電子探針?lè)治龅龋┦菍?duì)材料的 元素組成定性和定量分析 。 ? 如： Fe:％； C:％； Ni:％； Cr:％ …… ； ? 它 不能說(shuō)明各元素存在的狀態(tài)； ? 化學(xué)分析： 如 兩種晶體物質(zhì)混合物 ，分析有 Ca+、 Na+、 Cl－ 、S042－ ，但不能確定究竟是哪兩種晶體。 ? 金屬材料： 碳鋼：為 FeC合金。 ? 更要了解在各種條件下，究竟是由哪些 物相 組成。 ? 如： 鐵素體 、 滲碳體 、 奧氏體 或 其他物相 ？ 引 言 （ 1） 引 言 （ 2） ? 如： Al Ti復(fù)合材料： 有高溫強(qiáng)度高、比重小、耐熱等性能； ? 化學(xué)分析： Ti和 Al元素； ? X射線衍射分析： 可知 TiAl， Ti3A1， TiAl3等中哪一化合物。 ? 物質(zhì)同素異構(gòu)體： 其他方法不能區(qū)分； ? 如： Al2O3各種結(jié)構(gòu)已測(cè)定出的就有 14種以上。 ? 可見(jiàn)：材料成分相同，在不同條件下，可由不同 “相” 組成，呈現(xiàn)出不同性能。 ? “相”： 由材料中各元素作用形成的，具有 同一聚集狀態(tài) 、同一結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 的 均勻組成 部分。 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局化學(xué)品登記中心 應(yīng)急預(yù)案的編制步驟 ： ?成立編寫小組 ?選擇預(yù)案編制小組成員應(yīng)考慮如下因素： ? 必須具有相應(yīng)的工作能力、奉獻(xiàn)精神和權(quán)力； ? 必須具備必要的專業(yè)技術(shù)知識(shí)； ? 必須是預(yù)案編制過(guò)程各相關(guān)方的代表； ? 各成員必須目標(biāo)一致、相互合作。 預(yù)案編制小組代表可來(lái)自以下職能部門： ? 安全、環(huán)保、操作和生產(chǎn)、保衛(wèi)、工程、技術(shù)服務(wù)、維修保養(yǎng)、醫(yī)療、環(huán)境、人事以及相關(guān)政府部門的代表。 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局化學(xué)品登記中心 ?危險(xiǎn)辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 危險(xiǎn)辨識(shí)：識(shí)別和描述危險(xiǎn)源及其特點(diǎn)的過(guò)程，其要素包括：源、事件、后果、概率 原則：橫向到邊、縱向到底、不留死角 危險(xiǎn)辨識(shí)的關(guān)鍵任務(wù)： 識(shí)別可能引發(fā)事故的材料、系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程或場(chǎng)所的特征；辨識(shí)可能出現(xiàn)的事故后果。 危險(xiǎn)辨識(shí)方法： 材料性質(zhì)分析：毒性、燃燒性、爆炸性、穩(wěn)定性以及活性反應(yīng)性。 生產(chǎn)工藝和條件 安全評(píng)價(jià)和分析方法 重大危險(xiǎn)源辨識(shí) 利用經(jīng)驗(yàn) 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局化學(xué)品登記中心 危險(xiǎn)辨識(shí)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： ? 廠址和環(huán)境條件 ? 廠區(qū)平面布置 功能分區(qū)（生產(chǎn)、管理、輔助生產(chǎn)、生活區(qū)）布置；高溫有害物質(zhì)、噪聲、輻射、易燃、易爆、危險(xiǎn)品設(shè)施布置；工藝流程布置；建筑物布置；風(fēng)向、安全距離、衛(wèi)生防護(hù)距離等； ? 建（構(gòu)）筑物 辨識(shí)和分析建筑物的結(jié)構(gòu)、防火、防爆、朝向、采光、運(yùn)輸通道以及生產(chǎn)輔助設(shè)施； 物相分析目的 1. 物相定性分析： 可鑒定材料是由那些“相”組成。 （單質(zhì)相分析出來(lái)的是元素）。 ? “相”： 有 單質(zhì)相（純?cè)兀?、化合?和 固溶體 等類別， 2. 物相定量分析： 確定各組成相 含量， 以 體積分?jǐn)?shù) 或 質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示 。 ? 物相： 決定或影響材料性能重要因素，因而， 物相分析 在材料、冶金、化工、地質(zhì)、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。 物相分析基本原理（ 1） ? X射線衍射物相分析基本原理： 1. 各結(jié)晶物質(zhì)均有特定晶體結(jié)構(gòu)及參數(shù)， 如： 點(diǎn)陣類型 、 晶胞大小 、 單胞原子數(shù) 和 原子在晶胞中的位置 等。 ? X射線衍射反映特定衍射花樣 （衍射位置 θ、強(qiáng)度 I ） 。 1. 衍射位置（ θ）： 確定是什么物相，即 定性分析； 2. 衍射強(qiáng)度（ I）： 確定物相含量多少，即 定量分析。 2. 混合物或多相物質(zhì)： ? 各相物質(zhì)衍射花樣 機(jī)械疊加、互不干擾； 分析時(shí)，將其衍射花樣區(qū)分開(kāi)就行了。 物相分析基本原理（ 2） ? 衍射花樣： 反映物相中元素化學(xué)結(jié)合態(tài)，是 物相 的 “指紋”，反映各種物質(zhì)的特征，成為鑒別物相的標(biāo)志。 ? 聚合物材料： 還應(yīng)考慮整個(gè) X射線衍射曲線。 ? 因聚合物其 X射線衍射曲線的非晶態(tài)衍射暈環(huán)（漫散峰）極大處位置、峰的形狀也是反映材料結(jié)構(gòu)特征的信息； ? 用衍射峰位 2?角求出的 d值，對(duì)應(yīng)著結(jié)構(gòu)中分子鏈（原子或原子團(tuán)）的統(tǒng)計(jì)平均間距。 物相分析基本原理（ 3） 物相分析基本原理（ 4） ? 物相定性分析： 1. 若制備各種 標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)， 經(jīng) X射線衍射，得到 標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣， 并使之規(guī)范化和存檔； 2. 分析時(shí)，將 待測(cè)物質(zhì)衍射花樣與標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣對(duì)比 ，從中選出相同者，就可確定其組成相了。 定性分析實(shí)質(zhì)： 花樣采集、處理 和 查找、核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)花樣 。 第二節(jié) 物相定性分析 一、粉末衍射卡片－ PDF卡片（ 1） ? 衍射花樣： 不便保存和交流，且條件不同，花樣形態(tài)各異，因此，要有一個(gè) 國(guó)際通用的衍射花樣標(biāo)準(zhǔn)。 ? 花樣標(biāo)準(zhǔn)： 應(yīng)具有： 1. 反映晶體衍射本質(zhì)； 2. 不因試驗(yàn)條件而變化。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)： 即 衍射晶面間距 d 值 （ 2θ ） 和 衍射強(qiáng)度 I 。 因此， 將各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)衍射花樣特征數(shù)字化，制成一張卡片或存入計(jì)算機(jī)， 并注明 物相名稱、衍射 d 值數(shù)列 和 強(qiáng)度 I ， 就是各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的 衍射卡片 。 粉末衍射卡片－ PDF卡片（ 2） ? 1936年， 哈納瓦特 （ ） 首創(chuàng)將各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)衍射花樣特征數(shù)字化，制成卡片，并提出了檢索索引方法。 哈納瓦特（ ） ? 1938年，又首先提出 dI數(shù)據(jù)卡片 ，他和 林恩 （ ）等人收集了 1000多種物質(zhì)的衍射圖，整理出 d值、強(qiáng)度 I/ I1等數(shù)據(jù)，制成相應(yīng)物相衍射數(shù)據(jù)卡片。 粉末衍射卡片－ PDF卡片（ 3） ? 1941年，由 美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ ASTM） 接管此工作，并由粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì) （ JCPDS） 著手出版化合物的卡片，稱為 ASTM卡片。 ? 后來(lái)，由美、英一些機(jī)構(gòu)組成 “粉末衍射法化學(xué)分析聯(lián)合委員會(huì)” 主持編輯，稱為 X射線衍射數(shù)據(jù)卡片 及 卡片索引 。 ? 1957年，從第七組卡片始，改稱 X射線粉末數(shù)據(jù)文件 及 文件索引 ， 并分為 有機(jī)物 和 無(wú)機(jī)物 卡片，且每年增加一組卡片。 粉末衍射卡片－ PDF卡片（ 4） ? 1963年，從第 13組起，將 X射線粉末數(shù)據(jù)文件 改名為 粉末衍射文件 (Powder Diffraction File)， 簡(jiǎn)稱 PDF， 。 ? 1969年，從第 14組始，由新成立的 國(guó)際 粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì) （ Joint Committee on Powder Diffraction Standards 即 JCPDS）主持編輯和出版 PDF卡片 及其 索引 。 ? 1978年，從第 27組始，又由 JCPDS的 國(guó)際衍射數(shù)據(jù)中心 （ International Centre for Diffraction Data， 即 ICDD）主持出版。 ? 1992年，卡片統(tǒng)由 ICDD出版，至 1997年，已有 47組，含 有機(jī) 、 無(wú)機(jī) 物相約有 67000張，并不斷補(bǔ)充。 粉末衍射卡片－ PDF卡片（ 5） ? 目前， 粉末衍射文件 （ PDF卡 ）是由 國(guó)際衍射數(shù)據(jù)中心（ ICDD） 編輯、發(fā)行，并改為 CDROM電子版本 。 ? PDF數(shù)據(jù)庫(kù)： 分成 PDF1和 PDF2兩種。 ? PDF1： 存貯在硬磁盤上，內(nèi)容為 d， I/ I1 以及 物相名稱化學(xué)式 等數(shù)據(jù)。 ? PDF2： 貯存在光盤 （ CDROM） 以表格形式提供化合物分子式、英文名稱、晶系、空間群、面間距（ d值）、相對(duì)強(qiáng)度、晶胞參數(shù)和 Miller指數(shù)等內(nèi)容。 ? 2022版， 共有 157048個(gè)物相，其中無(wú)機(jī)物 133370個(gè)，有機(jī)物25609個(gè)，實(shí)驗(yàn)譜 92022個(gè)，計(jì)算譜 56614個(gè)。每年不斷擴(kuò)充。 ? PDF3： 是一個(gè)數(shù)字粉末衍射譜庫(kù)。衍射不是以 d和 I/I1值存儲(chǔ)的，而是以小 2步長(zhǎng)（如 ）掃描的完整的數(shù)字粉末衍射譜。此庫(kù)不大，至 2022年只包含 500個(gè)物相。 ? PDF4 ：