基于掠入射二维X射线衍射的陶瓷应力实验表征方法

陶瓷材料被广泛应用于航空航天关键部件的防护涂层以及功率半导体的封装材料。陶瓷材料在服役过程中受环境因素的影响会产生较大的残余应力,这是其破坏失效的主要原因。因此,发展适用于陶瓷材料应力的无损检测方法对其服役安全具有重要意义。X射线衍射(XRD)技术是一种无损、高精度的应力测试方法,在分析材料失效和优化制备工艺方面具有重要作用。然而,目前常用的X射线衍射应力分析方法和装置难以满足陶瓷材料应力快速且精准的测量需求。为此,本文提出了一种基于掠入射二维X射线衍射(GI-XRD~2)原理,采用低衍射角衍射环单次曝光的二维X射线衍射应力快速表征方法,并搭建了前向衍射的实验装置。本文基于大气等离子喷涂(APS)技术制备了8wt.%Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(8YSZ)陶瓷样品,通过实验验证了提出方法的有效性、适用性,并分析了其在兼容性、效率、灵敏度等方面相比当前其他相关方法与仪器的特点与优势。