一、 電子衍射物相分析與X射線衍射
X 射線衍射一直是物相分析的主要手段,但電子衍射的應(yīng)用日益增多,與X射線物相分析相輔相成。首先電子衍射物相分析靈敏度非常高,就連一個小到幾百甚至幾個埃的微晶也能給出清晰的電子衍射圖,因此它的檢測極限非常低,適用于:
i 試樣總量很少。如大氣中的微量粉塵,金屬表面的氧化或污染層,半導(dǎo)體的外延生長等。
ii 待定物相在試樣中含量很低。如晶界的微量沉淀,第二相在晶內(nèi)早期預(yù)沉淀過程等。
待定物相的顆粒非常小。如晶界開始生成的微晶、粘土礦物等。
選區(qū)或微區(qū)電子衍射一般都給出單晶電子衍射斑點圖,當(dāng)出現(xiàn)未知的新結(jié)構(gòu)時,可能比X射線多晶衍射譜易于分析,另一方面還可以得到有關(guān)晶體取向關(guān)系的資料。如晶體生長的擇優(yōu)取向、析出相與基體的取向關(guān)系、慣析面等;第三,電子衍射物相分析可以與電子顯微觀察同時進(jìn)行,還能得到有關(guān)物相的大小、形態(tài)、分布等重要資料,特別是新近發(fā)展起來的晶體結(jié)構(gòu)象,可以直接分辨晶體結(jié)構(gòu)及原子尺度的晶體缺陷,這是X 射線物相分析所不能比擬的。此外,還可在電子顯微鏡中加上電子能量損失譜儀或X 射線能量色散譜儀附件,直接得出微晶的化學(xué)成分。因此,電子衍射物相分析已成為研究晶體材料的微觀結(jié)構(gòu)所不可缺少的方法。
在強(qiáng)調(diào)電子衍射物相分析的優(yōu)點時,也應(yīng)充分注意其弱點。靈敏度越高,越應(yīng)注意可能引起的假象;試樣制備過程中有可能帶入各種極微量雜質(zhì);在電鏡觀察過程中晶體表面氧化等,都會給出這些雜質(zhì)的電子衍射圖。除非一種物相的電子衍射圖經(jīng)常出現(xiàn),我們不能輕易斷定這種物相的存在。就是我們觀察上千個顆粒,若它們線長為1 微米,加起來不過10-10 克。因此,我們對電子衍射物相分析結(jié)果要持分析態(tài)度,盡可能與其它分析手段相結(jié)合。
二、電子衍射未知相分析基本程序:
①根據(jù)所研究的合金的主要元素的含量、熔煉、熱處理、氣相沉淀等工藝,查閱一切相關(guān)文獻(xiàn)資料,確定合金可能形成的合金相、亞穩(wěn)相、間隙相。
②收集研制合金中相關(guān)資料,特別是其中合金相的晶體結(jié)構(gòu)、晶體學(xué)的數(shù)據(jù)、制作(hkl)與dhkl 表,即晶體指數(shù)與晶面間距數(shù)據(jù)表。
③用X射線衍射法,分析X射線衍射峰的相關(guān)規(guī)律,初步確定該合金可能出現(xiàn)的物相及晶體結(jié)構(gòu)。
④了解電子衍射強(qiáng)度相關(guān)知識,因為有關(guān)晶體的點對稱、微觀對稱及原子坐標(biāo)的情況,都反映在晶體單胞對電子散射的結(jié)構(gòu)因數(shù)中,而與記錄的衍射強(qiáng)度有關(guān)。
電子衍射物相分析
為了后期標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確,需要對該第二相在三個不同的軸向上分別拍衍射花樣,這是由于在標(biāo)定過程中不可避免的出現(xiàn)測量誤差,如果標(biāo)定的三套衍射花樣都是同一物相,那么就可以確定標(biāo)定的結(jié)果是準(zhǔn)確的。
電子衍射物相分析
三、電子衍射分析例:
電子衍射分析多數(shù)情況是根據(jù)資料,工藝、成分及相圖,預(yù)知可能出現(xiàn)的相,再利用電子衍射及衍襯方法,確定某幾個相的存在及其形狀、大小及分布。
例如高釩高速鋼中碳化物的研究:
高釩高速鋼的化學(xué)成分(wt%):C 2.98 V 9.8 Cr 4.25 Mo 2.95 Mn 0.83;
高釩高速鋼的工藝:在50Kg 中頻爐熔煉,1450℃ 澆注成Y 型試塊,從試塊中取樣,雙噴電解拋光制成電鏡觀察樣品;
形成的相為:VC、V8C7、V2C、V6C5、M3C、M7C3、M6C 等,據(jù)X 射線相關(guān)資料查各種碳化物的晶體學(xué)數(shù)據(jù):
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