点阵参数测定

金属点阵材料有着质量轻、比强度高、密度小等优秀的力学特性以及隔热、吸能、消声降噪等物理特性，被认为是最有前景的新一代轻质、超强韧多功能材料。

其点阵结构是由结点和结点间连接杆件的单元，按一定规则周期性排列构成的三维有序多孔结构。

可以通过单胞的构型和几何尺寸设计实现其功能性的调控。

金属点阵结构的多孔特性和可设计性，已成为结构、功能一体化的优良载体。

多项研究表明，金属点阵结构连接杆的尺寸、长径比、夹角以及单元数目与规格等，决定了其结构力学性能。

由于金属点阵结构的几何参数直接影响着结构的力学性能，因此需针对制备完成的构件开发适用的无损检测方法，以验证构件制备与设计的符合性，确保构件在使用过程中满足相关性能要求。

金属点阵材料结构参数检测原理金属点阵结构的无损检测具有以下特点：① 内部结构复杂，空间结构形状各异、尺寸小、单元周期密集排列，检测的可达性差；② 材料范围广，包括铝合金、钛合金、高强度钢等，不同材料对检测结果的影响不同；③ 高精度尺寸定量检测，需要量化评估尺寸精度、表面质量和连接杆断裂缺陷，在确保结构精度和安全性的前提下，降低制造成本。

基于上述特点，可以考虑采用工业CT(电子计算机断层扫描)技术。

其成像原理如图1所示。

图1 工业CT成像原理示意01研究对象以体心立方（BCC）型金属点阵为研究对象，结构如图2所示。

图2 金属点阵结构图高能束选区熔化金属点阵采用M810型大型激光选区熔化精密快速成型设备以及TC4合金粉末进行成型，其主要成形工艺参数如下：激光功率330W，扫描速度1250mm/s，扫描功率250W，轮廓扫描速度1250mm/s，层厚40μm，扫描间距0.13mm，粉末球径1～53μm。

02检测方案由工业CT检测原理（图1）可知，对金属点阵结构进行检测，如同一个平面横插入到点阵结构中。

点阵单元结构的连接杆截面均呈椭圆状，其中短轴为杆径。

金属点阵结构的工业CT检测图像如图3所示（图中l为短轴，L为长轴）。

实验 3 立方单相点阵常数的精确测定实验3 立方单相点阵常数的精确测定一、实验目的与任务1. 了解用图解法精确测定立方晶系点阵常数的基本原理。

2. 了解用最小二乘法精确测定立方晶系点阵常数的基本原理。

二、实验仪器与材料D8 Advance X-射线衍射仪，立方系单相物质XRD 图谱 三、实验原理要获得晶体的点阵常数，则要先知道各衍射峰的2θ角，依据λθ=sin 2d算出d 值，然后根据各峰的指数)(hkl 和面间距公式，可得点阵常数。

对于立方晶系：222lk h a d ++=，所以θλsin 2222l k h a ++=为实现点阵常数的精确测定，将布拉格公式微分得：θθλλ∆-∆=∆=∆.ctg d d a a令0=∆λ，则点阵常数精确度为 θθ∆-=∆.ctg aa本实验就是要消除或减小此类误差精确测定点阵常数。

主要误差来源（见详细讲义） 三、实验方法与步骤 (一)图解法 ⑴θ-a 曲线外推法① 先测出同一物质多根衍射线θ角值，并算出相应的a 值； ② 以θ为横坐标，a 值为纵坐标，将各点连成一光滑曲线； ③延伸曲线，使之与θ=90°处纵坐标相截，截点对应a 值即为精确点阵参数。

备注：曲线外延带有主观因素，最好寻求另一量(θ的函数)作为横坐标，使得各点以直线相连接。

备注：选做。

⑵θ2cos -a 直线外推法误差分析研究表明：以θ2cos 为横坐标，a 值为纵坐标，连接各点符合直线关系：,cos 2θK dd=∆K 为常数，对于立方系物质有：,cos 2θK dd a a =∆=∆处理方法如下：① 先测出若干高角度θ角衍射线，并求出相应a值；② 以θ2cos 为横坐标，a 值为纵坐标，连接各点应为一条直线；③ 按各点趋势，定出一条平均直线，其延长线与纵坐标交点即为精确的点阵常数。

⑶)2cos sin cos (212θθθθ+-a 直线外推法具体处理方法学生自己组织。

(二)最小二乘法 根据尼尔逊函数 )1sin 1(cos .21sin cos 21)(222θθθθθθθθ+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=os f以⎥⎦⎤⎢⎣⎡+θθθθ22sin cos 21os 即)1sin 1(cos .212θθθ+值为x 值（θ的单位用弧度），a 值作为y 值代入方程组：2∑∑∑∑∑∑+=+=xb x a xy x b a y 从而得到精确的0a 值。

阿尔法铁属于立方晶系,点阵参数理论说明1. 引言1.1 概述引言部分旨在对本篇长文进行简要介绍和概述。

在这篇长文中，我们将探讨阿尔法铁属于立方晶系的事实，并通过理论说明来解释其点阵参数的意义。

阿尔法铁是铁的一种同质相，在许多重要领域如材料科学和物理学中具有广泛的应用。

通过研究阿尔法铁的晶体结构特点以及与物理性质之间的关联性，我们可以深入了解该材料的特性和潜在应用。

1.2 文章结构本篇长文将按照以下结构进行组织和展开：第二部分将介绍阿尔法铁的立方晶系，并探讨其晶体结构特点以及相关研究方法。

通过理论说明与研究方法，我们可以全面了解阿尔法铁在晶体级别上是如何组织排列的。

第三部分将聚焦于点阵参数及其意义。

首先，我们将定义并介绍点阵参数的测量方法。

然后，我们会详细分析阿尔法铁的点阵参数，并探讨其与物理性质之间的关联性。

这个部分可以帮助我们理解点阵参数在材料科学中的重要性和应用价值。

第四部分将以实验验证与应用案例为重点。

我们将介绍实验方法和结果分析，以验证之前所述的理论内容。

同时，我们还将讨论阿尔法铁立方晶系的多个应用案例，并展望其未来的发展前景与挑战。

最后，第五部分将总结前文，并回顾我们在研究过程中获得的重要发现。

同时也会指出研究存在的局限性，并提出改进建议以推动领域进一步发展。

1.3 目的本篇文章旨在提供关于阿尔法铁立方晶系及其点阵参数的全面理论说明。

通过深入研究其晶体结构特点和点阵参数与物理性质之间的关联性，我们可以揭示阿尔法铁在不同领域中的潜在应用价值。

对于材料科学、物理学及工程领域从业者来说，这篇长文将为他们提供一个有益且全面了解阿尔法铁及其立方晶系特性的参考文献。

2. 阿尔法铁的立方晶系包括了立方晶系概述、阿尔法铁的晶体结构特点以及理论说明与研究方法。

以下是对该部分内容的详细解释：2.1 立方晶系概述：立方晶系是晶体学中最简单和最常见的一种晶胞结构类型。

其特征在于三个相互垂直且长度相等的边以及四组共面的面。

第五章物相分析及点阵参数精确测定一、定性分析材料的成分和组织结构是决定其性能的基本因素。

化学分析、光光谱分析、X射线荧光光谱分析、X射线微区域分析（电子探针）等均可测定样品的元素组成，但X 射线物相分析却可鉴别样品中的物相。

物相包括纯元素、化合物和固溶体。

当待测样由单质元素或其混合物组成时，X射线物相分析所指示出是元素，此时元素就是物相；但当元素相互组成化合物或固溶体时，则所给出的是化合物或固溶体而非它们的组成元素。

X射线衍射得到的结果是宏观体积内（约1cm2×10μm）大量原子行为统计的结果，它与材料宏观的物理、化学及力学性能有直接、密切的关系。

（一）原理X射线定性相分析是根据晶体对X射线的衍射特——衍射线的方向及强度来达到鉴定结晶物质的。

X射线衍射分析是以晶体结构为基础的。

每种结晶物质都有其特定的结构参数，包括点阵类型、单胞大小、单胞中原子（离子或分子）的数目及其位置等等，而这些参数在X射线衍射花样中均有所反应。

尽管物质的种类有千千万万，但却没有两种衍射花样完全相同的物质。

因此，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射面的晶面间距d值和反射线的相对强度I/I1来表征，这里的I是同一结晶物质中某一晶面的反射线（衍射线）强度，I1是该结晶物质最强线的强度，一般把I1定为100。

其中面间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I/I1则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关，任何一种结晶物质的衍射数据d和I/I1是其晶体结构的必然反映，即使该物质存在于混合物中，它的衍射数据d和I/I1也不会改变，因而可以根据它们来鉴定结晶物质的物相。

即某种物质的多晶体衍射线条的数目、位置及其强度是该种物质的特征，因而可以成为鉴别物相的标志。

如果将几种物质混合后摄照，则所得结果将是各单独物相衍射线条的简单叠加。

根据这一原理，就有可能从混合物的衍射花样中，将各物相一个一个的寻找出来。