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什么是残余应力以及发展现状

2017-05-17 17:16:44 西安丰登光电科技有限公司 阅读

什么是残余应力以及发展现状

     外力撤除后在材料内部残留的应力就是残余应力。但是,习惯上将残余应力分为微观应力和宏观应力。两种应力在X射线衍射谱中的表现是不相同的。微观应力是指晶粒内部残留的应力,它的存在,使衍射峰变宽。这种变宽通常与因为晶粒细化引起的衍射峰变宽混杂在一起,两者形成卷积。通过测量衍射峰的宽化,并采用近似函数法或傅立叶变换方法来求得微观应力的大小。宏观应力是指存在于多个晶体尺度范围内的应力,相对于微观应力存在的范围而视为宏观上存在的应力。一般情况下,残余应力的术语就是指在宏观上存在的这种应力。宏观残余应力(以下称残余应力)在X射线衍射谱上的表现是使峰位漂移。当存在压应力时,晶面间距变小,因此,衍射峰向高度度偏移,反之,当存在拉应力时,晶面间的距离被拉大,导致衍射峰位向低角度位移。通过测量样品衍峰的位移情况,可以求得残余应力。  

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    X射线衍射法测量残余应力的发展  X射线衍射法是一种无损性的测试方法,因此,对于测试脆性和不透明材料的残余应力是最常用的方法。20世纪初,人们就已经开始利用X射线来测定晶体的应力。后来日本成功设计出的X射线应力测定仪,对于残余应力测试技术的发展作了巨大贡献。1961年德国的E.Mchearauch提出了X射线应力测定的sin2ψ法,使应力测定的实际应用向前推进了一大步。

    X射线衍射法测量残余应力的基本原理  X射线衍射测量残余内应力的基本原理是以测量衍射线位移作为原始数据,所测得的结果实际上是残余应变,而残余应力是通过虎克定律由残余应变计算得到的。

    2012年日本Pulstec公司开发出世界首款基于全二维探测器技术的新一代X射线残余应力分析仪——μ-X360n,将利用X射线研究残余应力的测量速度和精度推到了一个全新的高度,设备推出不久便得到业界的广泛好评。由于其技术之先进、测试数据可重复性之高、使用之便携,设备一经推出便备受业界青睐! 近期,日本Pulstec公司成功克服技术难点,发布了新的产品型号:μ-X360s,将全二维面探测器技术的产品设计和功能完善再次升级!


相较于传统的X射线残余应力测定仪,新一代μ-X360s具有以下优点:

  更快速:二维探测器一次性采集获取完整德拜环,单角度一次入射即可完成测量,全过程平均约60秒。

  更精确:一次测量可获得500个数据点进行残余应力数据拟合,结果更精确。

  更轻松:无需测角仪,单角度一次入射即可,复杂形状和狭窄空间的测量不再困难。

  更方便:测量精度高,无需冷却水,野外工作无需外部供电。

  更强大:具备区域应力分布测量成像(Mapping)功能,晶粒大小、材料织构、残余奥氏体分析等功能。

传统残余应力仪和二维残余应力仪的技术区别:

传统的点/线探测器技术 全二维面探测器技术
——通过测量应力引起的衍射角偏移,从而算出应力大小。测量时需要多次(一般5-7次)改变X射线的入射角,并且调整一维探测器的位置找到相应入射角的衍射角
——施加应力后,通过测角仪得到衍射角发生变化的角度,从而计算得到应力数据
——单角度一次入射后,利用二维探测器获得完整德拜环。通过比较没有应力时的德拜环和有应力状态下的变形德拜环的差别来计算应力下晶面间距的变化以及对应的应力
——施加应力后,分析单次入射前后德拜环的变化,即可获得全部残余应力信息



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