Applications of the Warren-Averbach method of X-ray diffraction line profile analysis

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e implementar uma metodologia envolvendo a análise de perfis de difração de raios X (X-ray Line Profile Analysis - XLPA) para o estudo e determinação do tamanho médio de cristalitos e microdeformação em materiais. Para isto houve o desenvolvimento de um programa computacional para facilitar o tratamento dos picos presentes em um difratograma e realizar a deconvolução de perfis através do Método de Stokes para se corrigir a contribuição instrumental nos perfis de difração. Os métodos de XLPA de espaço real estudados e aplicados neste trabalho foram os métodos de Scherrer, Williamson-Hall e Single-Line (ou Linha Única) e o método de Warren-Averbach de espaço de Fourier. Além disso, utilizando-se um modelamento matemático foi possível calcular a distribuição de tamanhos de cristalitos para um caso isotrópico, onde considerou-se a distribuição log-normal e cristalitos com forma esférica. Foi possível demonstrar que a teoria proposta pode ser considerada como uma boa aproximação avaliando-se uma razão de dispersão. As metodologias descritas acima foram aplicadas em dois materiais distintos: na liga metálica Zircaloy-4 e em ZnO.The objective of this work was to develop and implement a methodology of X-ray Line Profile Analysis (XLPA) for the study and determination of the mean crystallite sizes and microstrains in materials. A computer program was developed to speed up the treatment of diffraction peaks and perform the deconvolution utilizing the Stokes method to correct the instrumental contribution in the X-ray diffraction measurements. The XLPA methods used were the Scherrer, Williamson-Hall and Single-Line methods, which can be called real space methods, and the Fourier space method of Warren-Averbach. Furthermore, considering a mathematical modelling it was possible to calculate the crystallite size distribution, considering the log-normal distribution and spherical crystallites. It was possible to demonstrate the proposed theory can provide reliable results evaluating a dispersion parameter. The methodologies described above were applied in two distinct materials: in the alloy Zircaloy-4 and in ZnO