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殘余應(yīng)力分析存在的重要性，我們對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行殘余應(yīng)力分析可以很好的規(guī)避掉很多的彎路，從而節(jié)省成本提高效率，今天無(wú)錫張華帶大家來(lái)了解一下XRD該怎么樣進(jìn)行殘余應(yīng)力分析。
要想進(jìn)行殘余應(yīng)力分析，我們得先知道殘余應(yīng)力這個(gè)是什么，外力撤除后在材料內(nèi)部殘留的應(yīng)力就是殘余應(yīng)力。但是，習(xí)慣上將殘余應(yīng)力分為微觀應(yīng)力和宏觀應(yīng)力。兩種應(yīng)力在X射線衍射譜中的表現(xiàn)是不相同的。
微觀應(yīng)力是指晶粒內(nèi)部殘留的應(yīng)力，它的存在，使衍射峰變寬,而超微觀應(yīng)力的存在則會(huì)使衍射峰強(qiáng)度降低。這種變寬通常與因?yàn)榫Я＜?xì)化引起的衍射峰變寬混雜在一起，兩者形成卷積。通過(guò)測(cè)量衍射峰的寬化，并采用近似函數(shù)法或傅立葉變換方法來(lái)求得微觀應(yīng)力的大小。
宏觀應(yīng)力是指存在于多個(gè)晶體尺度范圍內(nèi)的應(yīng)力，相對(duì)于微觀應(yīng)力存在的范圍而視為宏觀上存在的應(yīng)力。一般情況下，殘余應(yīng)力的術(shù)語(yǔ)就是指在宏觀上存在的這種應(yīng)力。宏觀殘余應(yīng)力(以下稱殘余應(yīng)力)在X射線衍射譜上的表現(xiàn)是使峰位漂移。當(dāng)存在壓應(yīng)力時(shí)，晶面間距變小，因此，衍射峰向高角度偏移，反之，當(dāng)存在拉應(yīng)力時(shí)，晶面間的距離被拉大，導(dǎo)致衍射峰位向低角度位移。通過(guò)測(cè)量樣品衍射峰的位移情況，可以求得殘余應(yīng)力。
殘余應(yīng)力分析
實(shí)驗(yàn)方法在使用衍射儀測(cè)量應(yīng)力時(shí)，試樣與探測(cè)器θ-2θ關(guān)系聯(lián)動(dòng)，屬于固定ψ法。通常ψ=0°、15°、30°、45°測(cè)量數(shù)次。當(dāng)ψ=0時(shí)，與常規(guī)使用衍射儀的方法一樣，將探測(cè)器(記數(shù)管)放在理論算出的衍射角2θ處，此時(shí)入射線及衍射線相對(duì)于樣品表面法線呈對(duì)稱放射配置。然后使試樣與探測(cè)器按θ-2θ聯(lián)動(dòng)。在2θ處附近掃描得出指定的HKL衍射線的圖譜。當(dāng)ψ≠0時(shí)，將衍射儀測(cè)角臺(tái)的θ-2θ聯(lián)動(dòng)分開(kāi)。先使樣品順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)規(guī)定的ψ角后，而探測(cè)器仍處于0。然后聯(lián)上θ-2θ聯(lián)動(dòng)裝置在2θ處附近進(jìn)行掃描，得出同一條HKL衍射線的圖譜。最后，作2θ-sin2ψ的關(guān)系直線，最后按應(yīng)力表達(dá)σ=K·Δ2θ/Δsin2ψ=K·M求出應(yīng)力值。
殘余應(yīng)力分析
X射線的穿透深度較小(約10μm)，只能測(cè)量材料表面的殘余應(yīng)力，如果需要測(cè)量材料部的殘余應(yīng)力，或者測(cè)量應(yīng)力梯度，其能力則顯得有些蒼白。通常解決的辦法是需要采用剝層法。即對(duì)樣品逐層剝離，測(cè)量每層表面的應(yīng)力，然后采用一定的算法扣除因?yàn)閯儗釉斐傻膽?yīng)力松弛，換算成各層真實(shí)的應(yīng)力。中子衍射法是一種測(cè)量結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力的常用方法。中子衍射法以中子流為入射束，照射試樣，當(dāng)晶面符合布拉格條件時(shí)，產(chǎn)生衍射，得到衍射峰。該方法的原理與普通X射線衍射方法類(lèi)似，也是根據(jù)衍射峰位置的變化，求出應(yīng)力。但與普通X射線衍射法相比，中子衍射法利用中子能穿透試樣較大深度的特性，可以測(cè)得樣品內(nèi)部殘余應(yīng)力，且適于對(duì)大塊試樣進(jìn)行測(cè)定。因此，中子衍射法對(duì)測(cè)定樣品內(nèi)部平均殘余應(yīng)力具有很大的優(yōu)越性。
