XRD晶粒尺寸分析

1、XRD晶粒尺寸分析很多人都想算算粒径有多大。其实，我们专业的术语不叫粒径，而叫亚晶尺寸”，它表征的并不是一个颗粒的直径。Ao这么说吧，粉末由很多颗粒”组成，每个颗粒由很多个晶粒”聚集而成，一个晶粒由很多个单胞”拼接组成。面指数方向上的尺寸，如果这个方向上有M个单胞，而且这个方向上的晶面间距为d,则测得的尺寸就是Md。为N,晶面间距为di,那么这个方向的尺寸就是Nd1o由此可见，通过不同的衍射面测得的晶块尺寸是不一定B如果这个晶粒是一个完整的，没有缺陷的晶粒，可以将其视为一个测试单位，但是，如果这个晶粒有缺陷，那缺陷分开的各个单位称为亚晶比如说吧，如果一个晶粒由两个通过亚晶界的小晶粒组成（称为亚

2、晶），那么而是亚晶的尺寸了。C为什么那么多人喜欢抛开专业的解释而用粒径”这个词呢？都是纳米材料”惹的祸。纳米晶粒本来就很小，一存在亚晶，而是一个完整的晶粒，因此，亚晶尺寸这个术语就被套用到纳米晶粒的粒径”上来了。实际上，国家的表征是有标准的，需要用小角散射”方法来测量。比如，北京钢铁研究总院做这个就做了很长时间。但是呢，多，做起来也特别麻烦（现在好一些了，特别是对光能自动一些了），所以，很少有人去做，而且，用衍射峰宽何乐而不为呢？我私下地觉得吧，这些人在偷换概念。久而久之，大家也就接受了。为了这个事吧，有些人就问了，既然做出来的纳米材料的粒径”是这么小，那么有没有办法在做SEM或TEM呢？确实

3、分不开，分得开的是一个个的晶粒，分不开的是亚晶。D至于为什么通过衍射峰宽测出来的粒径”为什么总是那么小，还有一个原因。实际上吧，使衍射峰变宽的原因了，另一个原因是晶粒内部存在微观应变打个比方吧，甲乙两个人同时做一件事，结果把功劳算到甲一个人（功能劳大就峰宽，峰越宽晶粒就越细）。有时候发现，有个别人在有意无意地避口不谈乙的功劳。E为什么允许将亚晶尺寸称为粒径”呢？称为径，必假定晶粒为球形”，从而假定了不论从哪个晶面去测都会是种差别。事实上，这种不同方向的尺寸差异在很多情况下确实可以忽略。但是，也有一些特殊情况是不可以的。注意这两个假定，这就是为什么很多人都说，XRD测出来的粒径不可靠，总是小于S

4、EM和TEM量出来的值。因能相同呢？既然大家都说是粒径，那么要怎么样来算粒径呢?我们先来看一个简单的问题。怎么做拟合？我们并不需要对所有的峰都做拟合，也不能用全谱自动拟合”，正确的方法是做单峰拟合。今天有同学发过来一个数据，看看。0007raw中必52)Spln&l-CDAI2O4biIbiiIIIi1IIIiai20304050607080JTwo-Thetafdag，IIHII当晶粒细化时，衍射峰就会变宽，随之而来的是强度降低，峰就不那么好看了，做拟合时有三点要注意：1）并不需要选择全部的峰来参与计算，如果某个峰长得不好，宁可不要这个峰的数据；2）做单峰拟合，有的同学不管三七二十一，一个拟

5、合按钮按下去，自动去算吧，结果当然是错误的；3）如果有重叠峰，可以先将重叠峰分离，但最后最好将其去掉，软件自动分解重叠峰的效果可能并不是令人满这里，拟合分作两段，只用到六个峰。特别是一些背底不平的情况，尤其要如此。CurrenlFxoflieParaaeleisKefineaentOptions-0007.ravj匚眄仅ElI?Size&PloiSefling-：fc*Pirjfiiet1WR嘀憧B*2Tll0MpFWHMRSh4peGSkewFrFilCoin(3.0EstawteSslalliteifram:窿FVyMMBrudMhFrHcdeESDYaMes厂Centroid;PealL

6、ocalwm?-ThetidnmjCenhoidkcigHfiiea!AreatShapec-pFWHM|Erndh；XSrwi)=LintS映45,196(0.0100,200464&243收闿163?4(3Gff2981廿，心雾口muni切1106wni37,11310,0050,24204(0ODOD?37.107977IS)5490。(57用1000I.MBp00320628001011252ioni.：小山却.：J2。LUUI531.453掇的28951(45H51?0.910k)Q腐。瞄博0171i.asa匚的叼自1000001414700003GSl97447网29020(398

7、J52915a私B015fl975001112359M53.32710013。吟式为口口皿0659324513)10E14Q423391.26800141137ID02Z1152001|二强阚丽】0,1G3S0,00016156112卸用制“阳1211.472pQ1001269(OWeIK027HRelBaPaffes|副ipOxPhas自|厂CdbrPhitae$吃22Q如mWCNI2O4TqialAma.1545DC(Will酊x10时。西悭口*1/中？口如川Eno*d用1。0立6PHi心中常现&凶*“口看看拟合结果，每个晶面计算出来的晶粒尺寸差不了多少，说明:1)确实不存在微应变；2)晶

8、粒基本上是球形。既然这样，那么计算粒径的时候只要一个峰不是也差不离吗？确实是这样的，如果能假定样品中不存在微观应变粒尺寸就可以了，没有必要用很多峰，很多峰算出来不就是平均粒径”吗?按下上面那个窗口中的“Size&Strain按钮，弹出上面的窗口，发现这些数据点基本上落在一条水平线上，那么径”。我们再来玩玩这个样品。将这个样品做一点处理，比如加热烧一会，会得到怎么样的衍射谱呢?000&I8A)-r*na-|4rTv-o-Theta(degi这个图比上面那个图好看多了，为什么呢？因为峰明显变窄了，窄了也就高了，高了也就掩盖误差了。注意，尽管这个图长得这么好，我们还是做单峰拟合，不厌其烦地，任劳任怨

9、地一个峰一个峰地做拟合。CurrentProfileFaraelei:s鱼Kefj-nentOptions-10903.tawflowS耘Beline|日觎|金酬廿|gortE旧轴|日旧忙朝工丽虹虹；Pai4fge41SiihngiFaPinriifRDUn的V*iibkf&Diqplv一CWUHLE；im_口ii!isJ-匚Pi工叩ItYI-Id-：-QwiQOj.11:,、：Sk070104-1i.iwitE-110220SiMThe同?!tstianti?Cry:t1al1itrSitpkStminfr|aoE.T.aPeak撑tbfi*_|fH|X启写”P11.cJUL113*Fk-万

10、177022庭09159525%En.4&笈？曜B.lg.33455w7Tr?4aFW15Qs(The闾UJ3*；XS(nJ一诂8.271。,312D3Ga395。的20.475LI.474。蜕a123flfl-(flJ-rile(arc-Jr!1厉冬珀323332的巧浮JGQEG1XS(n(inj-1381(l47)Sirdnf-O.ieDW3|ESDdR-Q00012ILC-0.991AJUneiecrec丫*4仙d1屯3更驾司4.138/11腾CryJnity.沙R0mJuMEho命18俳a1Q冏曲and52Vs他1-0R晰e有点意思了，看看XS下面的数据，从衍射角由低到高的顺序，XS值

11、是由大到小（除了最后两个例外）。点下点落在一条斜线上。而且还不过原点。在纵坐标上的截距大于0,这就说明，这个峰变宽，有你的一半也有我的计算的结果可以从图上看得清（吧？）那么，最后两个点，为什么会突然变大了呢？都是重叠峰惹的祸。注意，上面的谱图可以清楚看到，最后两个点怎么办呢？去掉呀，在图上的红点上用鼠标点一下，红点就消失了，这个数据点被舍弃。如果舍弃一个点还不满什么大不了的。个别的时候，也需要选择Strainonly，这时，数据点的特征是：1）在一条斜线上；2）斜线过原点，甚至截距为负数（总不可能弄个负的晶粒尺寸吧？）注意了，这么计算粒径时是有假定的，即晶粒（或者亚晶）是球形”，至少是近似球形

12、吧。也有个别的时候它就一个球。你还去套用这个方法，肯定就是你的错误了。这时候往往会得出这样的结论：1）晶粒尺寸是负的；2）或者微观应变是负的。别说我是瞎扯，我就发现过已经发表的论文中的数据说微观应变是负数。所谓微观应变是指晶粒内部晶面间距可能伏下去就不起来了。出现这种现象，可能的原因是:1）你的数据做得实在太差了，延长点扫描时间来做，多花点米米（心痛）好不好。2）晶粒形状确实不是个球”，哪怕是个混球！CP-NCA-110MSS.raw!你说，这个图谱，不同的峰宽明显不同，而且还似乎没有规律，你还按球形来做，那么，真是扯球了。对付这种问题，还是有办法的，既然不同方向的尺寸不同，那么同一方向的总相同吧，所以，选择相同方向的不李树棠老师的