清华大学材料显微结构分析03-归一化法课堂讨论

材料显微结构分析方法清华大学研究生课程X 光化学分析理论基础：莫塞莱定率2)(συ−=Z K h 分光(展谱)原理因试样中所有元素的特征X 线同时被激出！1.WDS ：Wave Dispersive Spectroscopy利用波动性λ逐一展谱2.EDS ：Energy Dispersive pectroscopy利用粒子性h ν同时展谱两种展谱方式四. X 光荧光定量分析(2) 基体增强效应：被检元素特征X 射线被基体中其它元素所吸收；(1) 基体吸收效应：不成线性关系，原因为基体效应。

λ待测<λ基体某元素λ待测>λ基体某元素基体效应例不成线性关系。

吸收限波长λ质量吸收系数μm FeK α:1.9373, K α吸收:1.7433MoK α:0.7107NiK α:1.6592 若测Ni ？λ物质对X 线的吸收(1) 基本参数法：理论计算，由数学模型及计算机编程。

定量分析：(2) 经验系数法：用经验方法来确定一种元素对另一种元素的基体效应*应用举例混合物中i 元素的混合物中第i 元素的相对荧光强度:i I 纯i 相的:0iI 0IXRFI n 种元素试样0iii I I R =令：:i R：混合物中第i 元素重量百分比i ω：纯i 元素重量百分比0iω00i i i i I I K ⋅=ωωK 应是基体各元素j 对i 元素影响的总效果。

那么有：0iii I I R =代表j 元素(包括i)对i元素的基体效应的影响因子。

∑⋅=nii QR ωωjnj ij Q K ω∑==1Q ij ：令：∴∵设：i ii i iR K ⋅=0有n种元素，显然有∑=⋅=nj jijii QR 1ωωnn ijQ 即把激发源的多色谱线看成某种有效波长的增强效应≈削弱的低吸收效应的近似处理。

关键求ijQ 个试样有A,B,C 三元素，(1) 配三个wt%已知的标准混合试样应用举例：找出纯A,B,C 三标样333222111321C B A C B A C B A C B A ωωωωωωωωωωωω标样号求第i 元素的R i实验条件完全一致。

第39卷第3期2021年6月Journal of Shaanxi University of Science & TechnologyVol. 39 No. 3Jun. 2021文章编号:2096-398X(2021)03-0108-07V 2A1C 的制备及其吸波性能齐 弟，孔 略*，骆思翰，张书瑜，许占位，黄剑锋*收稿日期：2021-01-29基金项目：国家自然科学基金项目(51702197)；陕西科技大学博士科研启动基金项目(BJ16-06)作者简介:齐瑁(1995 —),女，陕西渭南人，在读硕士研究生,研究方向：介电型吸波陶瓷通讯作者：孔 <(1984-),男，安徽巢湖人，副教授，博士，研究方向：介电型吸波陶瓷，****************.cn(陕西科技大学材料科学与工程学院，陕西西安710021)摘 要：采用固相法制备V 2A1C 陶瓷粉体，研究了 V 2A1C 的结构、介电、吸波及电磁屏蔽性 能.研究结果表明，调控原料摩尔比可获得纯相V 2A1C,SEM 结果显示其具有MAX 相典型的层状结构.V 2A1C 具有较强的极化和电导损耗能力，介电常数和介电损耗随V 2A1C 含量增大 而增大.当V 2A1C 质量分数为65 wt%、厚度2. 4 mm 时，RC 在频率9. 4 GHz 处达到最小值-55 dB,在X 波段有效吸收带宽为3. 0 GHz.进一步增大V 2A1C 质量分数到80 wt%, SE T达到27.4 dB,其中SE a 从3. 2 dB 增加到19.1 dB,而SE R 仅从6. 1 dB 增加到& 3 dB,电磁屏蔽机制以吸收为主.关键词:V 2A1C ；介电陶瓷；吸波材料中图分类号:TB34文献标志码：APreparation and electromagnetic absorption properties of V 2A1CQI Jun, KONG Luo * , LUO Si-han, ZHANG Shu-yu, XU Zhan-wei, HUANG Jian-feng (School of Materials Science and Engineering , Shaanxi University of Science & Technology, Xi z an 710021, China)Abstract : V 2 A1C ceramic powders were synthesized by solid state method. The structure,die ­lectric ,electromagnetic wave absorption and shielding performance of V 2 A1C ceramics weresystematically investigated. The results showed that the pure V2 A1C ceramic powders can be obtained by controlling the molar ratio of raw mat e rials ・ The SEM resu I ts revealed tha t it hasthe typical layered structure. Dielectric measurements exhibited strong polarization and con ­ductivity loss capability for the V 2 A1C ceramic. The dielectric constant and dielectric loss in ­creases with the increase of V 2 A1C content. When the V2 A1C content is 65 wt% and the thickness of the absorber is 2. 4 mm 9 the minimum value of the reflection coefficient and the corresponding frequency are —55 dB and 9. 4 GHz , respectively , and the effective absorption bandwidth reaches 3. 0 GHz in X-band. When the content of V 2 A1C increases to 80 wt% ,theSE t reaches 27. 4 dB,the SE a increases from 3. 2 to 19. 1 dB,and SE r increases from 6. 1 to& 3 dB. V 2 A1C shows a weak SE R and strong SE A 9and the absorption is the primary mecha ­nism of EMI shielding.Key words : V 2A1C ； dielectric ceramics ； electromagnetic wave absorptionmaterial第3期齐珥等：V2A1C的制备及其吸波性能•109•0引言近年来，随着微波通讯及电子设备的广泛应用，电磁波污染问题日益严重，因此电磁波防护材料研究受到更多的关注.目前，高频（X波段,8.2-12.4GHz）电磁防护材料分为吸收和屏蔽两类，其中吸波材料可将电磁波能量吸收，因为其不会造成二次污染这一特质而受到广泛关注.吸波材料按照吸波机理可分为介电损耗型和磁损耗型两类.磁性材料受居里温度的限制无法应用于高温环境,而介电型材料受温度的制约相对较小，具备高温应用的潜力.介电损耗型材料包括TiO2：1\VN ra和Si-CO页等半导体材料，以及各类碳基材料“间等.由于显微结构、物理性能以及密度等方面的差异，这类介电型吸波剂皆具特性.相比于磁性吸波剂而言，介电型材料对电磁波的损耗能力依然相对较弱，吸波性能有待提高.因此，研发高性能介电型吸波材料、进一步提升介电损耗性能依然是当前吸波材料研究的关键.MAX相材料为一系列三元碳化物和氮化物，它们是具有独特纳米层状晶体结构的陶瓷，通式为M…+1AX…，其中M为过渡金属，A为A1或Si等元素，X为碳或氮皿=1〜3.MAX相兼具金属和陶瓷的特性，密度低、导电性好、耐高温氧化性好等m.MAX相的介电损耗和电磁吸收特性取决于较强的界面极化和电导损耗，独特的层状结构和电学性质促使其成为一种很有潜力的电磁防护材料口,刃.Ti_Al-C和Ti-Si-C系是最具代表性的MAX相材料，其作为电磁吸收和屏蔽材料已得到业内众多学者的关注.Zhou等⑼采用真空无压烧结法成功地合成了Ti3SiC2粉体，残余TiC对复介电常数和电磁吸收性能有明显影响.进一步通过固相反应合成了掺A1的Ti3SiC2,Al原子取代Si原子而形成TiaSij-.ALG固溶体，进一步增强了材料对电磁波的介电损耗能力E10].Ti3SiC2作为吸波剂制成涂层在500°C下表现出良好的吸波性能，这归因于高温下极化时间缩短和导电性增强口口；此外，Deng 等⑭采用溶胶-凝胶法制备的Nio.5Zn0.5Fe2O4/ Ti3SiC2复合材料，表现出优异的电磁吸收和阻抗匹配能力；Yin等通过化学气相渗透结合浆料浸渗、液硅渗透工艺制备了C/SiC-Ti3SiC2复合材料，随着Ti3SiC2的引入，复合材料的导电性提高，电磁屏蔽效能增强.另外,Ti3SiC2陶瓷基复合材料也可通过三维打印结合反应熔融渗透工艺制备，且显示出极其优异的机械和电磁屏蔽性能匚⑷.V2A1C是一种极具潜力的兼具结构和功能一■体优异性能的材料,是近来MAX相材料中研究较多的化合物，其吸波及电磁屏蔽性能值得深入开展研究.V2A1C作为电磁波防护材料很可能具有较上述Ti-Al-C和Ti-Si-C体系优异的吸波性能.在本文中，通过高温固相反应合成了V2A1C陶瓷粉体，对制备的V2A1C的物相和形貌进行了分析，系统研究了V2A1C的制备、结构、吸波及电磁屏蔽性能及机理.1实验部分1.1样品制备以市售飢粉（V,纯度99%,约200目），铝粉（铝，纯度99%,约200目），石墨粉（C,纯度99.9%,约200目）为原料，所有原料均未进一步纯化直接使用•采用固相烧结法制备V2A1C2陶瓷粉体，合成路线与Hu等匚诃的报道相似.V、A1、C三种元素的摩尔比为2： 1.2：0.8〜2： 1.2；0.9,在玛瑙罐中球磨24h,再对混合好的粉体进行干燥•将干燥后的混合粉体置于管式炉中，以10°C/ min的升温速率在Ar气氛中加热至1500°C并保持4h.样品冷却至室温后取出，将产物研磨以获得分散良好的粉末，供进一步研究.1.2结构性能测试陶瓷粉体的相结构采用X射线衍射仪（XRD, Rigaku D/MAX-2400Japan）进行测试，测试条件为:Cu靶Ka辐射（A=0.15406nm），工作电压40 kV,电流100mA,扫描步长0.02。

清华大学博士论文编辑排版建议采用的字体、字号与正文段落字号相适应，用Word 2000 编辑数学公式时建议采取如下尺寸定义清华大学博士论文格式样例：芳杂环高分子的高温水解特性与量子化学研究(申请清华大学理学博士学位论文)培养单位：清华大学化学系Array专业：物理化学研究生：易某某指导教师：某甲甲教授某乙乙教授副指导教师：芳杂环高分子的高温水解特性与量子化学研究易某某三号仿宋或华文仿宋请将中文封面左边Experimental and Theoretical Investigations of HydrolyticStability of Aromatic Heterocyclic Polymers in High TemperatureDissertation Submitted toTsinghua Universityin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofDoctor of Natural SciencebyDong-ming YI( Physical Chemistry )Dissertation Supervisor : Professor Yong-chang TANG Associate Supervisor : Professor Da-long WUApril, 2001中文摘要摘要论文采用共振多光子电离和Ion-dip两种检测手段对碱土金属单卤化物的里德堡态进行了实验研究。

主要成果是：⑴首次观测到中等有效主量子数的CaCl 预解离里德堡态：在n*=5-7区域内，有5个文献未报导过的2∑+实贯穿里德堡态，填补了CaCl分子此一区域里德堡态研究的空白，对CaCl里德堡态结构的完整分析和其电子态完整的图像的建立具有重要意义；⑵通过理论分析，论证了这些态是因为和一个2∑+连续态的相互作用而导致强烈的预解离。

由实验测定的预解离线宽拟合出45000-47500cm-1范围内的2∑+连续态势能曲线，它能很好地解释这些里德堡态的预解离行为；⑶还观测到若干转动常数值反常小的里德堡态，它们可能是实非贯穿里德堡态的片段。

材料显微结构分析方法清华大学研究生课程二i iiiii β三IV.电子束与物质的互作用一1.①②③非弹性散射产物形貌二次电子俄歇电子连续与特征X 线长波辐射（红外,可见,紫外）等离子激光(plasma)电子－空穴对晶格振动（声子）内电磁场电子结构晶体结构成份分析XRD XRF 不同深度成份分析(Anger 谱仪)形貌(SEM)可能获得信息3. 散射截面Q（或σ）表征物质对电子的散射能力Q＝N/n t n i cm2N:单位体积内电子发生散射的次数n t:单位体积内物质的粒子数n i:单位面积内的入射电子数Q：相当于发生散射的几率，即相当于一个给定的互作用的有效原子截面。

n t =ρN o /A设在dx=λ自由程内，则Q =(1/λ)/(ρN o /A )平均一个电子只发生一次散射。

或λ＝A /(N o ρQ )n i =1 N =1/λ1/λ=1/λa + 1/λb + 1/λc + …cm -1平均自由程:Q ＝N/n t n i cm 2二Z E三2. η的影响因素：数目对Z 敏感，(1) 原子序数对多元素试样：3724103.81086.1016.00254.0Z Z Z −−×+×−+−=η∑=iii mix C ηηBS e 即表明(2)入射电子能量η受影响不大→可多次反射→更多机会被散射（从试样中逸出）→穿透深度深→不易被散射（从试样中逸出）B E Q 在SEM 中作为元素相分析的一种依据。

2.δϕ材料显微结构分析X 光化学分析一XRF激发源:一次X-Raye 束EPMA不必导电，液体可试样：微区导电或镀膜Be 4-U 92相对较低，几百ppm ；绝对较高，10－13－10－14g少量到百分之百可，必须校正照射区域：检测范围：含量限制：灵敏度：定量分析：展谱方式：大面积F 9－U 92 (C 6)相对较高,几-几十ppm ；绝对较低。

微量到百分之百WDS 或EDS二分光晶体：EPMA探测器R*晶体分光优点：分辨率高1. 分光系统复杂晶体分光缺点：2. 元素逐一检测3. 总的灵敏度不高：XRD效率低；进到计数器就更低；立体角小。