第二章的性能修改探讨.ppt

第二章 材料的性能;*;*;*;*;几种金属的表面氧化膜对比;X射线光电子能谱分析;主 要 内 容;光电效应;原子中的电子变为真空中的静止电子所需要的能量;原子内层电子的稳定性;XPS的基本原理;XPS的基本原理;2 光电子能谱仪实验技术;电子能谱仪通常采用的激发源有三种：X射线源、真空紫外灯和电子枪。商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，成为一个多种功能的综合能谱仪。;2.2 样品的制备 ;2 光电子能谱仪实验技术;2. 谱峰、背底或伴峰 （1）谱峰：X射线光电子入射，激发出的弹性散 射的光电子形成的谱峰，谱峰明显而尖锐。 （2）背底或伴峰：如光电子(从产生处向表面)输 送过程中因非弹性散射(损失能量)而产生的 能量损失峰，X射线源的强伴线产生的伴 峰，俄歇电子峰等。;XPS谱图的背底随结合能值的变化关系 ;2.4 XPS的能量校正 1. 静电效应 在样品测试过程中，光电子不断从表面发射，造成表面电子“亏空”，会在表面带正电，导致光电子的动能降低，结合能升高。严重时可偏离达10几个电子伏特，一般情况下都偏高3~5个电子伏特。这种现象称为“静电效应 ”，也称为“荷电效应”。;2. 校正方法 外标法（最常用） C 1s结合能：284.6 eV ;3 X射线光电子能谱的应用;2. 方法 （1）对样品进行快速扫描，获取全谱； （2）对谱图中各谱线的结合能进行能量校正； （3）校正后的结合能和标准数据（或谱线）对 照，确定各谱线的归属，即确定各谱线代 表的元素。 ;3 X射线光电子能谱的应用;3.2元素窄区谱分析 1. 方法 （1）以全分析谱作为基础，由其确定扫描的能 量范围。 （2）与全谱相比，它的扫描时间长，通过的能 量小，扫描步长也小，这样有利于提高测 试的分辨率。 ;2. 用途 （1）离子价态分析 方法 做试样的XPS谱和标准谱图做对比，或同时做试样和某一价态的纯化合物的XPS谱，然后对比谱图的相似性。 例子：鉴定铜红玻璃试样中铜的价态 ;表明铜红玻璃试样中铜为？价;（2）元素不同离子价态比例 方法 对试样做XPS分析，得到窄区谱。 若谱峰不规则，则对谱线进行拟合，得到不同价态元素的谱线； 谱峰解叠 对不同价态的谱峰分别积分得到谱峰面积； 查各价态的灵敏度因子，利用公式求各价态的比例。;例子：确定二氧化钛膜中+4价和+3价的比例。;（3）材料表面不同元素之间的定量 方法 对试样做XPS分析，得到窄区谱。 根据峰面积和灵敏度因子，利用公式计算各元素的相对含量。;（4）化学结构分析 依据：原子的化学环境与化学位移之间的关系； 羰基碳上电子云密度小， 1s电子结合能大（动能小）； 峰强度比符合碳数比。;（5）深度分析 原理 用离子枪打击材料的表面，这样可以不断地打击出新的下表面，通过连续测试，循序渐进就可以做深度分析，得到沿表层到深层元素的浓度分布。;利用离子枪依次剥落表面，进行XPS分析，就可以得到深度分布图谱;Ni-B合金表面Ni、B、O的表面浓度与氩刻时间的关系 ;*;*;*;*;*;*;*;*;延展性或塑性;材料抵抗外力不断裂的能力叫强度，强度越高抗力越大；例如钢，陶瓷 材料在外力作用下到断裂的过程中会发生变形，先发生弹性变形后发生塑性变形，弹性变形就是去掉外力后，还能恢复到原来形态，塑性变形就是去掉外力后，不能恢复到原来状态，如果是受拉力作用，尺寸会增大，受压，尺寸会变小，整个塑性变形阶段增大的尺寸与原来尺寸的比值就是延展性，而塑性变形阶段消耗的能就是塑性。塑性好，延展性也好，他们表达的是一个意思，表示材料塑性变形能力的，但是单位不同。塑性好就能承受很大的变形而不断裂，如铜，橡皮泥，但强度不一定高。 弹性好就是弹性变形能力强，例如橡胶，橡皮筋等，同样是 描述材料变形能力的，强度也不一定高，即承受的外力不一定很大。 材料从抵抗外力到断裂过程中消耗掉的 能（或叫做功）就是韧性，包括了弹性变形阶段和塑性变形阶段的共同消耗的能，韧性越好从外力作用到断裂过程消耗的能量越多。从力-位移曲线上说，纵坐标和横坐标都大的情况下，韧性最好，纵坐标要想增大就是要强度高，横坐标增大就是塑性好，因此，可以说如果一个材料的强度和塑性都好，那么它的韧性肯定非常好。但是从材料微结构上来讲，同时则增加材料的强度和塑性是一个矛盾体，要想提高强度，希望原子间的结合力越大越好，但是要想增加塑性反而不希望原子力太大，