最近，北京精微高博仪器有限公司（精微高博）重磅推出了Lattice系列高功率X射线衍射仪，而了解X射线衍射（XRD）表征意义就知道，这将极大助力国内粉体工业整体水平的进步。

X射线衍射（XRD）在粉体材料分析中能够精准识别物相（比如区分α-Al₂O₃与γ-Al₂O₃）并计算出各相含量，并可通过公式计算晶粒尺寸，动态监测（如煅烧）相变和结晶度变化等。具体实际应用更容易理解认识到其重大作用，比如：

抛光

凭借高硬度、稳定性等优点，α-氧化铝磨粒被广泛用于表面抛光。但是α-氧化铝高温煅烧转晶不仅能耗大、成本高，而且由于晶粒生长和团聚，精细化制备小粒径磨粒难度极高。相比之下，γ-氧化铝硬度较低，转晶温度低有利于制备纳米级磨粒，也不易发生团聚。综上，对于高质量表面光洁度和严格公差要求的精密抛光应用，比如汽车漆面抛光中，高端抛光剂产品会将α相和γ相的氧化铝进行复合设计，从而实现高效研磨与漆面保护的双重目标。

80%α-氧化铝/20%γ-氧化铝的混晶氧化铝磨料（来源：US Research Nanomaterials, Inc）

这两种氧化铝的晶型具有完全不同的晶体结构（α相为六方密堆积，γ相为立方缺陷尖晶石结构），其衍射峰位置（2θ角）和强度存在显著差异，XRD分析就是区分α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃的唯一直接手段——可用于确保配方中两相比例符合设计。

陶瓷

以氮化硅为例，α和β两相是氮化硅最常见的晶型，而市售粉体原料几乎都会强调α相含量，越高越好。原因何在？ 

α氮化硅（左） β氮化硅（右）

β氮化硅为长柱状结构，用作高温涂层时（比如脱模剂），结合强度低，容易剥落，因此要求尽量降低其含量；还有α氮化硅粉体烧结时，存在α相向β相的相变过程，这种相变有利于显微结构向嵌套结构发育，即大柱状颗粒分布在小直径的球状颗粒中间，大柱状颗粒通过桥联、裂纹偏转等效应来提高材料的断裂韧性；而β相氮化硅粉末烧结时，就没有了增韧效果，陶瓷的断裂韧性较低。XRD分析在硅粉直接氮化法制备氮化硅中，除了区分α相和β相，还用于检测残留的未反应的硅粉以及生成的二氧化硅等杂质。

锂电

XRD技术被广泛应用于分析正极材料、负极材料和电解液等关键组件的晶体结构及相变行为。

——在NCM（LiNiₓCoₓMnₓO₂）正极材料的原位XRD测试中，003峰的变化是监测材料结构稳定性的核心指标，直接关联电池的电化学性能和安全性。如，峰位偏移即需要控制c轴膨胀以抑制颗粒破裂；峰强比降低可以量化阳离子混排指导掺杂/包覆；峰裂化/宽化提示相变和热失控风险。

NCM 003峰原位变化

通过动态解析003峰，可精准优化其电压窗口、元素组成及界面工程，推动电池能量密度与寿命同步提升。类似测试还可以用于钴酸锂，磷酸铁锂等正极材料。

——监测各项晶胞参数。NCM作为一种层状氧化物，充放电循环下结构会发生变化。晶胞参数a反映过渡金属层；晶胞参数c反映Li层脱嵌；晶胞体积则用于跟踪整体膨胀/收缩和潜在的机械退化。

NCM各项晶胞参数变化

测试NCM晶胞参数a、晶胞体积、晶胞参数c的变化，通过不同电压下的结构稳定性，可用于确定最佳掺杂或涂层策略以抑制不可逆畸变。

小结

从以上几个案例管中窥豹，X射线衍射（XRD）分析技术无疑是推动材料设计从“经验试错”向“Know How”转变的依仗，是粉体工业进步和企业构筑研发实力的重要基础。但长期以来，由于技术壁垒和核心组件的高成本，进口品牌长期垄断高精度XRD仪器市场，其高昂的价格使其在高校和科研院所的普及率也并不高，企业实验室有实力配备的就更是凤毛麟角。

当前，高质量发展已成为各行业面临的课题。粉体工业在产业升级与国产替代浪潮下，高精度XRD正从高端科研工具蜕变为工业刚需装备，精微高博适时推出Lattice系列，值得考察，值得拥有。

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