1、September 2002VornormHochleistungskeramikKeramische PulverBestimmung der kristallinen Phasen in ZirconiumoxidDeutsche Fassung ENV 14273:2002VENV 14273ICS 81.060.30Advanced technical ceramics Ceramic powders Determination of crystalline phases in zirconia;German version ENV 14273:2002Cramiques techni
2、ques avances Poudres cramiques Dtermination des phases cristallines dans la zircone;Version allemande ENV 14273:2002Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oderwegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht
3、als Normherausgegeben wird.Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwurf verffentlicht.Nationales VorwortDie Europische Vornorm wurde von der Arbeitsgruppe 2 Keramische Pulver des CEN/TC 184 Hochleis-tungskeramik (Sekretariat: BSI, Vereinigtes Knigreich) erarbeitet.Zu ENV 14273 gibt es kein Arbeitsgre
4、mium im DIN, da seitens der deutschen Fachffentlichkeit keinInteresse an diesem Normungsthema bekundet wurde.Kommentare zur Deutschen Fassung ENV 14273:2001 sind zu richten an den NormenausschussMaterialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Burggrafenstrae 6, 10787 Berlin;Postansc
5、hrift: 10772 Berlin.Fortsetzung 13 Seiten ENVNormenausschuss Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. .Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, Ref. Nr. DIN V ENV 14273:2002-09nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Norm
6、ung e. V., Berlin, gestattet. Preisgr. 09 Vertr.-Nr. 2309Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinVornorm Leerseite Vornorm EUROPISCHE VORNORMEUROPEAN PRESTANDARDPRNORME EUROPENNEENV 14273Mai 2002ICS 81.060.30Deutsche FassungHochleistungskeramik - Keramische Pulver - Bestimmung
7、derkristallinen Phasen in ZirconiumoxidAdvanced technical ceramics - Ceramic powders -Determination of crystalline phases in zirconiaCramiques techniques avances - Poudres cramiques -Dtermination des phases cristallines dans la zirconeDiese Europische Vornorm (ENV) wurde vom CEN am 11. April 2002 al
8、s eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendung angenommen.Die Gltigkeitsdauer dieser ENV ist zunchst auf drei Jahre begrenzt. Nach zwei Jahren werden die Mitglieder des CEN gebeten, ihreStellungnahmen abzugeben, insbesondere ber die Frage, ob die ENV in eine Europische Norm umgewandelt werden kann.Die
9、 CEN Mitglieder sind verpflichtet, das Vorhandensein dieser ENV in der gleichen Weise wie bei einer EN anzukndigen und die ENV aufnationaler Ebene unverzglich in geeigneter Weise verfgbar zu machen. Es ist zulssig, entgegenstehende nationale Normen bis zurEntscheidung ber eine mgliche Umwandlung der
10、 ENV in eine EN (parallel zur ENV) beizubehalten.CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland,Island, Italien, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien, der Tschechis
11、chenRepublik und dem Vereinigten Knigreich.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNGEUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATIONCOMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2002 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchemVerfahren, sind weltweit den na
12、tionalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. ENV 14273:2002 DENV 14273:2002 (D)2InhaltSeiteVorwort 31 Anwendungsbereich32 Normative Verweisungen33 Kurzbeschreibung des Verfahrens 34 Gerte45 Probenvorbereitung.46 Prfverfahren .46.1 Qualitative Analyse56.2 Quantitative Analyse Verfahren A: Polymo
13、rphie-Verfahren.56.3 Quantitative Analyse Verfahren B: Verfahren zur Auswertung eines weiten Diffraktogramm-Bereiches57 Qualitative und quantitative Analyse des aufgezeichneten Rntgendiffraktogramms57.1 Qualitative Analyse57.2 Quantitative Analyse Verfahren A: Polymorphie-Verfahren.67.2.1 Berechnung
14、 67.3 Quantitative Analyse Verfahren B: Verfahren zur Auswertung eines weiten Diffraktogramm-Bereiches97.3.1 Symbole und Definitionen 97.3.2 Berechnung 97.4 Grenzen der quantitativen Analyse107.4.1 Grenzen allgemein.107.4.2 Grenzen fr Verfahren A: Polymorphie-Verfahren.107.4.3 Grenzen fr Verfahren B
15、: Verfahren zur Auswertung eines weiten Diffraktogramm-Bereiches.108 Prfbericht108.1 Qualitative Analyse118.2 Quantitative Analyse .11Anhang A (normativ) Bestimmung der Menge des Stabilisators aus den Parametern derElementarzelle12Literaturhinweise 13Vornorm ENV 14273:2002 (D)3VorwortDieses Dokument
16、 (ENV 14273:2002) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 184 Hochleistungskeramik,dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird, erarbeitet.Anhang A ist normativ.Zu dieser Vornorm gehren Literaturhinweise.Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder
17、gehalten, diese Europische Norm bekanntzugeben: Belgien, Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich,Griechenland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Portugal, Schweden,Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik und das Vereinigte Knigreich.1 Anwendungsberei
18、chDiese Europische Vornorm legt ein Verfahren fr qualitative und quantitative Routinebestimmungen von(monoklinen, tetragonalen und kubischen) kristallinen Phasen in Zirconiumoxid-Pulvern durch Rntgen-diffraktometrie am Pulver fest.2 Normative VerweisungenDiese Europische Vornorm enthlt durch datiert
19、e oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderenPublikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationensind nachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungen nurzu dieser Europischen Vornorm
20、, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatiertenVerweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielich nderungen).EN ISO/IEC 17025, Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prf- und Kalibrierlaboratorien(ISO/IEC 17025:1999).3 Kurzb
21、eschreibung des VerfahrensDie qualitative und quantitative Bestimmung der in Zirconiumoxid-Pulver vorhandenen kristallinen Phasen erfolgtan einer reprsentativen Probe dieses Pulvers durch eine rntgendiffraktometrische Analyse.Die qualitative Analyse erfolgt durch einen Vergleich des aufgezeichneten
22、Spektrums mit bekannten Bezugsdaten(z. B. Datenbank ICDD-JCPDS).Zur quantitativen Analyse sind zwei Verfahren anwendbar: das Polymorphie-Verfahren und das Beugungs-muster-Verfahren (Gesamtprofilanalyse). Beim Beugungsmuster-Verfahren werden nach der Methode derkleinsten Fehlerquadrate fr alle aufgez
23、eichneten Beugungspeaks Skalierungsfaktoren bestimmt 1, 2. Das Poly-morphie-Verfahren ist ein bewhrtes Verfahren, ber das Einzelheiten in der einschlgigen Grundliteratur 3nachgelesen werden knnen; es beruht auf einem Vergleich der fr ausgewhlte Reflexe gemessenen Intensittenmit bereits frher identif
24、izierten Phasen.ANMERKUNG Fr die quantitative Analyse steht mit dem Rietveld-Verfahren ein drittes Verfahren zur Verfgung. Bei ihmwird die Phasenzusammensetzung der Probe durch Anpassung des gesamten Rntgenbeugungsspektrums mit Hilfe einesiterativen Verfeinerungsverfahrens bestimmt. Bei diesem Verfa
25、hren knnen entweder nur die Skalierungsfaktoren dervorhandenen Phasen (d. h. den Volumenanteil der Phasen) oder eine ganze Reihe von Parametern bercksichtigt werden (z. B.Parameter der Elementarzelle, Lage der Atome). Obwohl bekannt ist, dass das Verfahren nach Rietveld wahrscheinlich daszuverlssigs
26、te Verfahren darstellt, das auch in handelsblichen XRD-Paketen fr die quantitative Analyse verstrkt empfohlenwird, fllt dieses Verfahren zurzeit nicht in den Anwendungsbereich der vorliegenden Vornorm.Vornorm ENV 14273:2002 (D)44 GerteDie bentigten Daten werden mit einem durch in Bragg-Brentano-Geom
27、etrie arbeitenden Diffraktometer erfasst.Folgende Gerteeinstellungen werden empfohlen:Gbe Rntgenrhre mit Kupferanode;Gbe Przisionsgoniometer (Zwei-Theta-Fehler Ga3 0,5);Gbe Primr-Sollerblende, die eine Divergenz Ga3 2,5 ermglicht;Gbe 5 Ga3 Divergenzspalt Ga3 1;Gbe Zhlrohreintrittsblende Ga3 2mm;Gbe
28、Streustrahlblende im Rckstrahlbereich Ga3 1;Gbe Sekundrmonochromator;Gbe Feinstrichfokus zur Erzeugung eines schmalen Brennflecks.ANMERKUNG In den Fllen, in denen es nicht zu vermeiden ist, dass durch die Probenvorbereitung eine inhomogeneKornstruktur und/oder Zusammensetzung entsteht (z. B. Krner m
29、it inhomogener radialer Phasenverteilung), wird dieAnwendung einer Rntgenrhre mit krzerer Wellenlnge, z. B. einer Rntgenrhre mit Molybdn- oder Silberanode,empfohlen. Die krzere Wellenlnge ermglicht eine grere Eindringtiefe, so dass in diesen Fllen eine reprsentativereAnalyse mglich ist.5 Probenvorbe
30、reitungUm primre spektrale Absorptionsmae und hohe statistische Fehler zu vermeiden, muss das zu untersuchendePulver eine homogene Korngre von weniger als 40 m haben.Nach Anwendung eines geeigneten Probenahmeverfahrens wird dem Pulver eine reprsentative Analysenprobeentnommen, die in eine npfchenfrm
31、ige Vertiefung des Probentrgers eingefllt wird. Um eine ebene Probe mitglatter Oberflche und reduzierter Vorzugsorientierung zu erreichen, wird ein Hinterfllverfahren angewendet. DieMae des Probentrgers mssen so ausgewhlt werden, dass keine Rntgenstrahlung auerhalb desProbenvolumens auftreten kann.A
32、NMERKUNG Falls das Pulver durch Feinzerkleinerung einer festen monolithischen Probe gewonnen wird (z. B. durchAnwendung einer Mahleinrichtung, die mit einer Schwingmhle oder einer hnlichen Einrichtung kombiniert ist), mussbercksichtigt werden, dass durch die Probenvorbereitung sowohl Art als auch Me
33、nge der vorhandenen kristallinen Phasenbeeinflusst und demzufolge irrelevante Phasenzusammensetzungen ermittelt werden knnen.6 PrfverfahrenFr die Kupfer-Rntgenrhre ist die Anregungsspannung auf mindestens 40 kV und der Emissionsstrom aufmindestens 35 mA einzustellen.ANMERKUNG Falls eine andere Rntge
34、nrhre angewendet wird, sind die Anregungsparameter entsprechend abzundern.Die Datenerfassung erfolgt vorzugsweise durch schrittweises Abfahren des Rntgendiffraktogramms, wobei eineSchrittgre von 0,01 Zwei-Theta bis 0,05 Zwei-Theta einzustellen ist. Es ist aber auch mglich, das Rntgen-diffraktogramm
35、kontinuierlich ber eine Integrationsbreite von 0,01 oder 0,02 abzutasten und aufzuzeichnen.Vornorm ENV 14273:2002 (D)56.1 Qualitative AnalyseDer abzufahrende Bereich ist auf 10 Zwei-Theta bis 80 Zwei-Theta einzustellen, und es ist das gesamteRntgenbeugungsdiagramm aufzuzeichnen. Die Zhldauer ist so
36、festzulegen, dass ein im Vergleich zumUntergrundsignal krftiger Peak erhalten wird. In der Praxis sollte die Zeit ausreichen, um eine relative Stan-dardabweichung G73relGa3 0,02 fr die intensittsstrkste Beugungslinie im erfassten Bereich zu erhalten. Die relativeStandardabweichung G73relist nach fol
37、gender Gleichung zu errechnen:btbtrelNNNNG2dG2bG3dG73 (1)Dabei istNtdie insgesamt gezhlten Impulse;Nbdie gezhlten Untergrundimpulse.6.2 Quantitative Analyse Verfahren A: Polymorphie-VerfahrenFr das Polymorphie-Verfahren werden folgende spezifische Bedingungen zur Erfassung der Daten empfohlen:Es sin
38、d zwei Messprogramme festzulegen:Gbe Beim ersten Programm sind ein Bereich zwischen 26,5 Zwei-Theta und 33,5 Zwei-Theta und eine Zhldauerfestzulegen, die geeignet ist, um am Peakmaximum eine relative Standardabweichung G73relGa3 0,01 zu erreichen;Gbe beim zweiten Programm sind ein Bereich zwischen 7
39、0 Zwei-Theta und 77 Zwei-Theta und eine Zhldauerfestzulegen, die geeignet ist, um am Peakmaximum eine relative Standardabweichung G73relGa3 0,02 zu erreichen.6.3 Quantitative Analyse Verfahren B: Verfahren zur Auswertungeines weiten Diffraktogramm-BereichesFr das Verfahren zur Auswertung eines weite
40、n Diffraktogramm-Bereiches muss das zuvor fr die qualitativeAnalyse aufgezeichnete gesamte Rntgenprofil benutzt werden.7 Qualitative und quantitative Analyse des aufgezeichneten Rntgendiffraktogramms7.1 Qualitative AnalyseDie Identifizierung der in der Probe enthaltenen Phasen ist nach Durchfhrung e
41、iner automatischen odermanuellen Suchroutine anhand der Bezugswerte der PDF-Datenbank des ICDD-JCPDS vorzunehmen.ANMERKUNG Folgende Datenstze werden auf Grundlage der gegenwrtig verfgbaren Informationen empfohlen. Da diePDF-Datei von ICDD-JCPDS regelmig aktualisiert wird, sollten die jeweils neueste
42、n Datenstze angewendet werden, umexakte Analysen durchfhren zu knnen.Kristalline Phase JCPDS-PDF NrMonoklin (Baddeleyit, synthetisch)TetragonalKubisch (rein)Kubisch (dotiert mit Yttriumoxid)Kubisch (dotiert mit Calciumoxid)37-148442-1164 oder 17-092327-099737-130726-0341Vornorm ENV 14273:2002 (D)67.
43、2 Quantitative Analyse Verfahren A: Polymorphie-Verfahren7.2.1 BerechnungBerechnung der integrierten Intensitten I (h k l)PhaseDie bei der folgenden Berechnung anzuwendenden Intensitten I (h k l)Phasesind die integrierten Intensitten, die mitComputeruntersttzung aus den angepassten und getrennten Pe
44、aks bestimmt wurden.ANMERKUNG 1 Wegen der mglichen berlappung der Peaks von unterschiedlichen Phasen wird empfohlen, fr dieBestimmung der Peak-Intensitten ein Profilanpassungsverfahren anzuwenden. Das ausgewhlte Programm sollte eineausreichend anpassungsfhige Profil-Funktion anwenden (z. B. Pseudo-V
45、oigt, Voigt oder Pearson VII; nicht nur Gau- oderChauchy-Funktion). Programme zur Profilanpassung sind meist in den Softwarepaketen der auf dem Markt angebotenenGerte enthalten. Sie knnen aber auch von verschiedenen Quellen 4 bezogen werden.ANMERKUNG 2 In allen Fllen wird von der Anwendung graphisch
46、er Verfahren abgeraten.Berechnung der Intensittsfaktoren R (h k l)PhaseUm eine zuverlssige Bestimmung der Zusammensetzung der kristallinen Phase der Pulverprobe nach demPolymorphie-Verfahren zu ermglichen, mssen korrekte Werte fr die Intensittsfaktoren angewendet werden.Dazu wiederum ist eine przise
47、 Kenntnis der kristallographischen Struktur der vorliegenden Phasen notwendig.Die fr die Intensittsfaktoren empfohlenen Werte sind in Tabelle 1 angegeben. Fr andere SystemeZirconiumoxid/Stabilisator und/oder andere Reflexe sollten die Intensittsfaktoren nach Gleichung (2) unter An-wendung relevanter
48、 kristallographischer Daten, die aus der Literatur zu entnehmen sind, abgeleitet werden.222VFpLPhklRhklhklPhase)()(Gd7Gd7G3dG71(2)Dabei istLP(2G71) das Korrekturglied aus Lorentz- und Polarisationsfaktor, das den Einfluss des Monochromatorkristallsbercksichtigt;phklder Flchenhufigkeitsfaktor fr eine
49、n spezifischen Reflex;Fhklder Strukturfaktor;V das Volumen der Elementarzelle.Fr eine detaillierte Erluterung dieser Faktoren sollte auf Internationale Tabellen fr die Kristallographie beiAnwendung der Rntgenstrukturanalyse 5 zurckgegriffen werden.Tabelle 1 Empfohlene Intensittsfaktoren fr ausgewhlte ReflexeStabil
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