chapter6-残余应力

发布于:2021-06-23 01:35:15

内容回顾 一、定性分析 定性分析的基本原理 粉末衍射卡片 字母索引和Hanawalt索引 二、定量分析 定量分析原理 外标法、内标法、K值法的优缺点 三、点阵参数的精确测定 误差的来源 内容回顾 ? 1、物相定性分析的原理是什么? ? 答:每一种晶体物质都具有特定的晶体结 构。在一定波长的X射线照射下,每种晶体 物质都会给出自己特有的衍射花样。 ? 将试样测得的衍射花样d-I数据组与已知 结构物质的标准d-I数据组进行对比,即可 鉴定出试样中存在的物相,实现定性分析。 内容回顾 ? 2、物相定量分析的原理是什么? ? 答:X射线定量分析是在定性分析的基础上, 测定多相混合物中各相的含量。定量分析 的基本原理是物质的衍射强度与参与衍射 的该物质的体积成正比。 3、比较物相定量分析的外标法、内标法、K 值法的优缺点 ? 外标法就是待测物相的纯物质作为标样以不同的质量比例另 外进行标定,并作曲线图。外标法适合于特定两相混合物的 定量分析,尤其是同质多相(同素异构体)混合物的定量分 析。 ? 内标法是在待测试样中掺入一定量试样中没有的纯物质作为 标准进行定量分析,其目的是为了消除基体效应。内标法最 大的特点是通过加入内标来消除基体效应的影响,它的原理 简单,容易理解。但它也是要作标准曲线,在实践起来有一 定的困难。 ? K值法是内标法延伸。K值法同样要在样品中加入标准物质作 为内标,人们经常也称之为清洗剂。K值法不作标准曲线,而 是比选强用度刚 比玉较,Al2KO值3作法为是标一准种物较质常,用并的在定J量CP分D析S方卡法片。中,进行参 第六章 X射线衍射分析的其他应用 ——残余应力测定 一、残余应力的概念: 残余应力是指当产生应力的各种因素不复存在 时,由于形变,相变,体积变化不均匀而存 留在构件内部并自身保持*衡的应力。 第一节 残余应力的分类 ? 第一类内应力:第一类是内应力是在物体 较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持 *衡的应力。称之为宏观应力。它能使衍 射线产生位移。 ? 第二类内应力:在数个晶粒的范围内存在 并保持*衡的内应力。它一般能使衍射峰 宽化 。 ? 第三类内应力:在若干原子范围存在并保 持*衡的内应力。它能使衍射强度降低。 ? 残余应力对材料的疲劳强度、静强度、抗蚀性、 硬度、磁性等均有影响。例如,若材料表面存在 拉应力,便能引起疲劳裂纹的形成和扩展。通过 应力测定,可以检查应力消除工艺的效果,检查 表面强化处理工艺的效果,还可以预测零部件疲 劳强度的储备。 因此X射线应力测定对控制各类加工工艺、 检查表面强化或消除应力的工艺效果以及进行时 效分析等都有重要意义。 ? 宏观残余应力是一种弹性应力。测量宏观应力的 方法: ? 一、应力松弛 电阻应变片法:依据是某些材料受力时电导率发生 变化。 ? 二、无损法 磁测法:依据是某些材料受力时磁导率发生变化。 超声波法:依据时某些材料受力时声速发生变化。 X射线法:依据是材料受力时晶体点阵常数变化导致 衍射花样变化。 X射线检测应力的特点: ? (1) 无损检测:不损坏产品。 ? (2) 小范围检测:取决于X射线束截面。 ? (3) 表层检测:X射线穿入深度有限。 ? (4) 可区别应力类型:宏观,微观,超微观, 张力,压力等。 ? (5) 精度受组织结构影响较大,难以检测动 态瞬时应力。 第二节 X射线宏观应力测定的基本 原理 ? X射线衍射法通过测定弹性应变求得应力值。 ? 在无应力的状态下,不同方位的同族晶面面间距是等距的, 当受到一定的宏观应力时,不同晶粒的同族晶面面间距随 晶面方位及应力的大小发生有规律的变化。 ? 由应力所造成的面法线方向上的弹性应变,即: ??? ? d?? ?d0 d0 ?d ? d0 ? 因间此的,关建系立式待是测解残决余应应力力测量σφ问与题空的间关某键方。位上的应变εφψ之 ? 通常情况下,物体任一点处的残余应力可用单元体各面上 的3个正应力σ x,σ y,σ z表述。单元体各面3个互相垂直的 法线方向称为主方向,相应的3个正应力称为主应力,分 别记为σ 1,σ 2,σ 3。根据弹性学原理: ? ?? ?? ?? ? ??1 21?2 22?3 23 ε3,σ 3=0 ? 其中: ? 1 ? sin? cos ? ? 2 ? sin? sin ? ? 3 ? cos? ε1,σ 1 ψ O φ P εφψ,σφψ Q ε2,σ 2 σφ ? 根据虎克定律,其弹性应力σ为:σ=Eε,式中E为弹性模量 ? 在*面应力状态的假定下,宏观应力测定的基本公式: ????2(1E ??)cot?018 ?0? ? s2 in ?2 ?? ? 令 K??2(1E??)cot?018?0 M ? ? 2??? ? sin2? K称应力常数。 则: ?? ? KM 率M上并式取为定XK射,线即测可定得宏到观σ*φ面。应力的依据。只要测定2θψ-sin2ψ的斜 ? 当试样中存在宏观内应力时,会使衍射线 产生位移。这就给我们提供用X射线衍射方 法测定宏观内应力的实验依据,即可以通 过测量衍射线位移,来测定宏观内应力。 X射线行射方法测定的实际上是残余应 变。而宏观内应力是通过弹性模量由残余 应变计算出来的。 第三节 宏观应力的测定方法 ? 衍射仪测定宏观应力:?? ? KM M ? ? 2??? ? sin2? ? ψ 为反射晶面法线(ε ψ 方向)与样品表面法线的 夹角,取ψ =0°和45°分别测量2θ, 从而求得M值 的方法称为0°~45°法; ? 取ψ =0°,15°,30°和45°分别测量2θψ , 从而求 得M值称为sin2ψ 法。 四、宏观应力测定中的几个问题 ? 1、衍射峰的确定 2、应力常数k的确定 3、宏观应力测定的影响因素 如试样表面污 染的影响或晶粒过细使衍射峰宽化等。 ? 一、定峰法 ? 宏观

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