薄膜X射线应力分析的实验方法

提出一种适用于薄膜材料X射线应力分析的试样三维定向模式,在X射线低掠入射的前提下允许按实验所需选择测量方向。高密勒指数晶面衍射和测量方向的合理选择有助于提高测量精度,也利于经典sin2ψ分析法实验线性关系的建立,从而简化了分析和计算程序。

X射线应力分析仪技术改造的软件实现

一台 70年代未期生产的X射线应力分析仪使用笔式记录仪记录试验数据 ,数据处理通过手工测量记录在坐标纸上的曲线 ,人工计算完成。本文介绍的改造方法 ,其原则是尽量少对应力仪硬件本身进行改动 ,通过使用专门编写的软件 ,以扫描应力仪数据记录信号的方式来采集数据 ,由根据相关国家标准编写的数据处理单元完成试验数据的处理。由于改造工作主要集中在软件实现上 ,计算机与应力分析仪的连接仅使用了

X射线法测试Be应力的影响因素分析

根据X射线法测量应力原理 ,结合Be力学参数特点 ,分析了衍射晶面选择、应力梯度以及覆盖物等对应力测量结果的影响 ,同时还分析了铍材性能和处理工艺对应力的影响。结果表明 ,衍射晶面、应力梯度和处理工艺对应力值变化影响很大 ,测试结果不确定度相对较大。

基于X射线应力仪的大型仪器设备购置论证案例分析

大型精密仪器设备在高校科研工作中发挥着重要的基础作用,而购置论证工作是大型精密仪器设备采购的基础。以购置X射线应力分析仪设备论证实践为例,研究如何合理、规范、高效地进行大型精密仪器设备的购置论证工作。案例中的申购理由充分体现学科特色;选购的仪器设备满足实际需求并具有良好的前瞻性;从理论比对、数据采集及影响X射线应力仪检测的关键因素等方面进行调研,比较不同厂商产品设计原理、性能、质量和服务;通过实地考察和试验验证寻求满足科研使用要求的产品;同时从安全环保角度出发,分析设备安全等安全环保隐患及应对措施;最后,认真拟定设备主要功能及技术指标,慎重设置星号条款,实现X射线应力分析仪设备的选型和申购。

短波长X射线应力测试的重复性及统计误差评估

采用XL-1型短波长应力分析仪对铝板同一位置的Al(111)晶面衍射峰进行了8次测试,再分别采用交相关法和抛物线法定峰,确定了测试衍射峰的位置、积分强度及半高宽等参数,计算了它们8次测试重复性的相对偏差,并基于通常的sin2ψ应力测试技术,评估了两种定峰方法对铝板应力测试的统计误差。结果表明:采用交相关法和抛物线法定峰时,Al(111)晶面衍射峰位测试重复性的相对偏差分别只有0.144‰和1.27‰,衍射峰积分强度和半高宽测试重复性的相对偏差分别为5.38%和5.56%;采用交相关法和抛物线法定峰进行应力测试的统计误差分别为7.56 MPa和6.64 MPa,该误差值处在常规X射线应力测试允许的误差范围内。

X射线残余应力的层析扫描测定

针对常规X射线残余应力测定法和美国X2 0 0 1应力仪测定方法存在的问题 ,提出了测定低原子序数材料内部三维应力的层析扫描方法 ,对装置和测定原理进行了讨论 ,设计出适合于层析扫描测定方法的计算机程序。根据提供的试验数据 ,能够对这类材料表面及内部任意一点进行全三维应力分析 ,计算应力及梯度和被测材料的晶面间距 ,并有一套计算的自我控制机制。

铍焊件残余应力X射线断层扫描测定法

铍是广泛应用于核能、航空和航天工业的稀有轻金属 ,作为结构材料 ,因加工过程而引入的残余应力对其制品的使用将带来不良影响 ,测定残余应力的大小具有重要的意义。针对传统X射线残余应力检测技术 ,提出了X射线断层扫描测定法。该方法利用现有仪器 ,通过改变测定技术和计算方法 ,可以无损测定铍等轻金属制品表面残余应力及沿层深的分布。采用这一新方法计算了弧形铍焊件焊缝附近表面、距表面 0 .5mm和 1 .0mm处的残余应力 ,同时还计算出铍无应力 (1 0 3)晶面的面间距d0 ,结果与根据晶面间距公式计算出的铍 (1 0 3)

X射线法测试铍材表层应力沿深度的分布

X射线应力分析是一种基于X射线衍射原理的无损应力检测方法,应用于铍材时,由于铍的密度低以及对X射线质量吸收系数小,X射线对铍材有较大穿透深度,因此,X射线法可以测试铍材表层一定深度内的应力。由于铍材表层应力分布往往不均匀,常规X射线应力分析法测试铍材应力存在误差,无法得到沿深度的应力分布。本工作根据常规X射线应力分析时不同侧倾角ψ下X射线穿透深度的不同,建立了一种适于铍材表层应力沿深度分布的测试方法,并用悬臂梁加载实验验证了该方法的可行性。

磨削残余应力的产生与X射线衍射分析方法

采用X射线应力测定仪对某批磨削轴承钢件的残余应力进行了测定。结果表明:轴承钢(可推延至其他金属材料)在磨削加工中,由于塑性凸出效应、挤光作用、热应力和材料组织结构的变化等因素的影响,使其产生的残余应力有正有负,其绝对值或高或低,难以确定;甚至在强力磨削后,其表层会存在剧烈的应力梯度,使表层呈现为三维应力状态;对于该类磨削工件,需要通过一系列的测试和计算,才能得出其三维应力的各个分量。

SiC_p／6061A1复合材料基体相及增强相的实际外载应力

采用Ｘ射线应力分析技术测定ＳｉＣ颗粒体积分数为２０％的ＳｉＣｐ／６０６１Ａｌ复合材料由外加载荷作用而产生的基体铝合金相的实际外载应力，据此计算增强相的实际外载应力．结果表明，基体铝合金相的实际外载应力为平均外载应力的７５．９％，而增强相的实际外载应力为平均外载应力的１９６．

聚乙烯膜对样品残余应力测试的影响

采用X2 0 0 1应力分析仪测试了α Fe和铍样品表面分别覆盖聚乙烯膜前后的残余应力 ,探讨了残余应力测试值变化的原因及其规律。样品表面覆盖聚乙烯膜后 ,由于校准距离D的增大 ,使得衍射峰向低角度方向偏移 ,从而引起应力实测值发生了改变。通过对应力实测值进行修正 ,可获得样品内的真实应力。

大型冷轧辊机加工残余应力沿层深分布的测定

利用X射线应力分析法和电解剥层法测定了大型轧辊机加工后的残余应力沿层深分布,结果表明:选择较小的工艺参数时,磨削加工应力层为250～300μm,车削加工应力层为800～900μm。从而为测定冷轧辊在淬、回火后残余应力沿截面分布时,去除表面机加工应力层、减少X射线法的测量误差提供了科学依据。

喷丸处理对SAF2507铁素体-奥氏体双相不锈钢显微组织和残余应力的影响

对SAF2507铁素体-奥氏体双相不锈钢进行表面喷丸处理,采用X射线应力分析和衍射线形分析方法研究了喷丸对试验钢表面粗糙度、显微组织、残余应力的影响。结果表明:喷丸后铁素体相内位错较少,奥氏体相内出现大量位错缺陷,试验钢表面粗糙度增大,表层晶粒细化,显微畸变和位错密度增大;喷丸在试验钢的近表层引入了较高的残余压应力,奥氏体相和铁素体相中的最大压应力均出现在次表层,其值分别为915MPa和763MPa。

残余应力测试技术在汽轮机生产和质量控制中的应用

通过部分实例,概述了在对汽轮机生产或运行中的许多零部件,如:转子、叶片、联轴器、汽封圈、隔板、电机轴等进行加工变形分析、失效分析、处理工艺效果分析、振动时效效果分析以及加工表面应力分析时,采用X射线衍射法进行了残余应力分析,为上述分析工作提供了可靠的和实用的数据,指导了工艺的改进,提高了工艺效果,解决了生产中的关键问题,从而保证了产品的质量和安全。

钢板卷制汽封圈变形原因分析

钢板卷制汽封圈在切割成弧段时发生不同程度的收缩变形。采用X射线法对汽封圈的制造过程进行了跟踪测试。通过分析,确认校圆后的回火质量是钢板卷制汽封圈产生变形的主要原因。严格控制第二次回火的保温时间和降温速度可提高回火质量,从而使变形得到了控制。

45Cr4NiMoV钢支承辊锻件表面感应淬火后的残余应力分布

采用机械剥层和电解剥层相结合的剥层工艺,利用X射线应力分析仪研究了支承辊锻件表面中频感应淬火后的残余应力沿横截面的分布规律。结果表明:180mm的45Cr4NiMoV钢支承辊表面中频感应淬火后表层为压应力,压应力层深约30mm,从表往里逐渐由压应力转变为拉应力,拉应力峰值出现在距表面约60mm处,不在支承辊锻件的中心部位。通过对支承辊锻件表面感应淬火后残余应力沿横截面分布规律的研究,可为生产特大型支承辊锻件制定合理的生产工艺方案提供可靠的试验依据。

低碳马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo磨削表层屈服强度的研究

借助X射线应力分析技术测量了屈服强度在马氏体不锈钢0Cr13Ni4Mo磨削影响层上的分布,同时测量或计算了残余应力、X射线衍射线半高宽、显微硬度、嵌镶块尺寸、微观应变和位错密度等参量的沿层深分布。结果表明,该影响层的屈服强度大幅度提高了,与用半高宽和显微硬度比较起来,用屈服强度作指标能够更好地反映磨削影响层的强化。磨削表面的条件屈服强度提高了约50%,嵌镶块尺寸从约64nm减小到约28nm,微观应变从约7×10-4增高至约14×10-4。磨削影响层的条件屈服强度σ0.2与位错密度的平方根之间存在线性关系。这些结果说明,磨削表面发生了严重的塑性形变。冷作塑性形变强化是磨削影响层的屈服强度得以提高的根本原因。

薄膜几种重要力学性能的评价

提出了一种利用X射线应力分析技术和应变电测法测量附着膜的等效应力———等效单轴应变、屈服强度和加工硬化指数的方法。利用该方法测得一种厚度为2.5μm的TiN膜的条件屈服点σ0.1和σ0.2分别等于4.2GPa和4.4GPa,加工硬化指数n为0.36;对于一种厚度为2.4μm的铜膜,得到σ0.1=328MPa,σ0.2=415MPa,n=0.62。利用无应变剥层技术逐层剥离薄膜,同时测量基片曲率半径的变化,由此测得了一种厚度为2.3μm的TiN膜的残余应力沿层深分布。用新建立的一种利用X射线应力分析法测量薄膜泊松比的技术,测出一种TiN膜的泊松比等于0 27。给出了测量陶瓷膜的杨氏模量的设想。

调质大锻件弹性化温度的研究

应用 x射线应力分析的方法研究了 40 Cr钢 50 mm及 1 70 mm试样高温回火后的表面残余应力与出炉冷却温度的关系 ,从而确定了 40 Cr钢的弹性能变化规律 ,为制定调质大锻件合理回火冷却制度提供了重要依据。

复合喷丸对0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢表面组织和性能的影响

对0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢进行不同工艺的表面喷丸处理后,采用X射线应力分析和衍射分析方法研究了喷丸工艺对试样表面粗糙度、残余应力、衍射半高宽、残余奥氏体含量和显微硬度的影响。结果表明:经钢丸强力喷丸+玻璃/陶瓷丸喷丸的复合喷丸工艺处理后,试样表面粗糙度低,表面残余压应力大且分布均匀,残余压应力层深在100μm以上,衍射半高宽、残余奥氏体含量变化明显,表面硬度显著提升。