X射線衍射儀(XRD)在材料科學(xué)與工程中是一種**分析工具,廣泛應(yīng)用于金屬、陶瓷及復(fù)合材料的研究與開發(fā)。其通過分析材料的衍射圖譜,提供晶體結(jié)構(gòu)、相組成、應(yīng)力狀態(tài)等關(guān)鍵信息
金屬材料物相鑒定:確定合金中的相組成(如鋼中的奧氏體、馬氏體、碳化物等),輔助熱處理工藝優(yōu)化。識別金屬間化合物(如Ni?Al、TiAl)或雜質(zhì)相。殘余應(yīng)力分析:通過衍射峰偏移計算宏觀/微觀應(yīng)力,評估焊接、軋制或噴丸處理后的應(yīng)力分布??棙?gòu)分析:測定冷軋或拉伸變形后的擇優(yōu)取向(如鋁箔的{111}織構(gòu)),指導(dǎo)成形工藝。晶粒尺寸與微觀應(yīng)變:通過衍射峰寬化(Scherrer公式或Williamson-Hall法)估算納米晶金屬的晶粒尺寸或位錯密度。案例:鈦合金中α/β相比例分析,優(yōu)化其力學(xué)性能。 移動性(單人可操作)和專業(yè)性(實(shí)驗室級精度)。智能型X射線衍射儀維修點(diǎn)
X射線衍射儀(XRD)在材料科學(xué)與工程中是一種**分析工具,廣泛應(yīng)用于金屬、陶瓷及復(fù)合材料的研究與開發(fā)。其通過分析材料的衍射圖譜,提供晶體結(jié)構(gòu)、相組成、應(yīng)力狀態(tài)等關(guān)鍵信息。
陶瓷材料晶體結(jié)構(gòu)解析:確定復(fù)雜氧化物(如鈣鈦礦、尖晶石)的晶格參數(shù)及原子占位。相變研究:監(jiān)測高溫相變(如ZrO?從單斜相到四方相的轉(zhuǎn)變),指導(dǎo)燒結(jié)工藝。殘余應(yīng)力檢測:分析熱膨脹失配導(dǎo)致的應(yīng)力(如熱障涂層中的TGO層)。定量相分析:通過Rietveld精修計算多相陶瓷中各相含量(如Al?O?-ZrO?復(fù)相陶瓷)。案例:氧化鋯陶瓷中穩(wěn)定劑(Y?O?)對相穩(wěn)定性的影響。 進(jìn)口智能型X射線衍射儀應(yīng)用于陶瓷與玻璃非晶態(tài)含量分析智能散熱系統(tǒng)保證長時間運(yùn)行。
XRD在電池材料研究中的應(yīng)用電池材料的電化學(xué)性能與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān),XRD在鋰離子電池、鈉離子電池、固態(tài)電池等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用:(1)電極材料的物相分析正極材料:確定LiCoO?、LiFePO?、NMC(LiNi?Mn?Co?O?)的晶體結(jié)構(gòu)及雜質(zhì)相。示例:NMC材料中Ni2?/Ni3?比例影響層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,XRD可監(jiān)測相純度。負(fù)極材料:分析石墨、硅基材料、金屬氧化物(如TiO?、SnO?)的晶型變化。(2)充放電過程中的結(jié)構(gòu)演變通過原位XRD實(shí)時監(jiān)測電極材料在循環(huán)過程中的相變:示例:LiFePO?在充放電過程中經(jīng)歷兩相反應(yīng)(FePO? ? LiFePO?),XRD可跟蹤相轉(zhuǎn)變動力學(xué)。Si負(fù)極在鋰化時形成Li?Si合金,導(dǎo)致體積膨脹,XRD可觀測非晶化過程。(3)固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)表征分析LLZO(Li?La?Zr?O??)、LGPS(Li??GeP?S??)等固態(tài)電解質(zhì)的晶型(立方/四方相)及離子電導(dǎo)率關(guān)聯(lián)。示例:立方相LLZO具有更高的Li?電導(dǎo)率,XRD可優(yōu)化燒結(jié)工藝以獲得純立方相。(4)電池老化與失效分析檢測循環(huán)后電極材料的相分解(如LiMn?O?的Jahn-Teller畸變)。示例:NMC材料在高電壓下可能發(fā)生層狀→尖晶石相變,XRD可揭示衰減機(jī)制。
X射線衍射在能源行業(yè)中的應(yīng)用:核燃料與燃料電池材料研究
核燃料材料研究(1)核燃料芯體表征鈾/钚氧化物燃料:定量分析UO?/PuO?固溶體的晶格參數(shù)變化(如(U,Pu)O?的螢石結(jié)構(gòu)收縮率)檢測輻照損傷導(dǎo)致的缺陷簇(衍射峰寬化分析)新型燃料體系:UN(氮化鈾)與UC(碳化鈾)的相純度控制(避免U?N?雜質(zhì)相)事故容錯燃料(ATF)中SiC包覆層的結(jié)晶質(zhì)量評估(2)輻照效應(yīng)研究原位輻照實(shí)驗:同步輻射XRD實(shí)時監(jiān)測UO?晶格腫脹(中子輻照模擬裝置聯(lián)用)裂變產(chǎn)物相鑒定(如Mo-Ru-Pd合金相的析出行為)輻照后檢驗(PIE):乏燃料中次生相的鑒別(如BaMoO?、Cs?UO?)(3)核廢料處理材料陶瓷固化體:驗證钚玻璃固化體的非晶態(tài)程度(如硼硅酸鹽玻璃的短程有序結(jié)構(gòu))檢測Synroc(鈦酸鹽陶瓷)中ZrTiO?等穩(wěn)定相的生成地質(zhì)儲存研究:分析膨潤土緩沖材料(蒙脫石)在輻射下的層間收縮 燃料電池電解質(zhì)相變追蹤。
小型臺式多晶X射線衍射儀(XRD)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的污染物結(jié)晶相分析中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,能夠準(zhǔn)確鑒定復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的晶體污染物,為污染溯源、風(fēng)險評估和治理技術(shù)開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。
大氣顆粒物(PM)分析檢測目標(biāo):工業(yè)源:石英(20.8°)、方鉛礦(30.5°)、閃鋅礦(28.5°)交通源:硫酸銨(20.3°)、硝酸鉀(23.5°)沙塵源:長石(27.5°)、伊利石(8.8°)技術(shù)方案:濾膜直接檢測(負(fù)載量>0.1mg/cm2)結(jié)合Rietveld精修定量各相占比。 研究PM2.5中晶體組分。粉末X射線衍射儀應(yīng)用于高分子材料結(jié)晶度分析
研究污染物遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制。智能型X射線衍射儀維修點(diǎn)
X射線衍射儀在地質(zhì)與礦物學(xué)中的應(yīng)用:巖石、土壤及礦產(chǎn)資源的鑒定X射線衍射(XRD)是地質(zhì)與礦物學(xué)研究中的**分析技術(shù),能夠快速、準(zhǔn)確地鑒定巖石、土壤及礦產(chǎn)資源中的礦物組成、晶體結(jié)構(gòu)及相變行為。
XRD常與其他分析手段聯(lián)用,提高數(shù)據(jù)可靠性:XRD + SEM-EDS:形貌觀察與元素組成結(jié)合(如區(qū)分同質(zhì)多象礦物)。XRD + FTIR/Raman:鑒定非晶態(tài)組分(如火山玻璃、有機(jī)質(zhì))。XRD + 熱分析(TG-DSC):研究礦物熱穩(wěn)定性(如高嶺石→偏高嶺石轉(zhuǎn)變)。 智能型X射線衍射儀維修點(diǎn)