机械加工状态对XRD测量残余应力的影响VIP免费

机械加工状态XRD测量残余应力的影响西北有色金属研究院刘竞艳全国有色金属工业产品质量分析检测大会目录1.引言2.试验方法3.实验结果4.结论没有外力或外力矩作用而在物体内部存在并自身保持平衡的应力。按照各类内应力对晶体的X射线衍射现象不同的影响将内应力分为三类。三类应力共存时,同时导致X射线衍射谱线会位移、宽化及强度降低效应,通过分析衍射信息变化，实现内应力的测试。第I类应力:宏观尺寸范围内存在并保持平衡的应力,与之对应的应变导致原子间晶面间距变化,引起X射线谱线峰位移。I类应力属于远程应力,应力释放后造成材料宏观尺寸的改变,称为宏观应力或残余应力。第II类内应力:几个晶粒范围内存在并保持平衡的应力，应力的作用与平衡范围较小，II类应力存在引起衍射谱线宽化,导致微观应变即晶格畸变。第III类应力:一个晶粒晶胞尺寸数量级范围内存在并保持平衡的应力，是原子之间的相互作用静应力引起，是一种微观应力。1引言•测定宏观残余应力•盲孔法（有损）•X射线衍射法•超声法•磁性法•.......1引言1引言•X射线应力测定的基本原理的基本思路是•1）一定应力状态引起材料的晶格应变和宏观应变是一致的。•2）晶格应变可以通过X射线衍射技术测出；宏观应变可根据弹性力学求得。•3）从X射线法测得的晶格应变可推知宏观应力。基本原理本实验采用侧倾法测定样品残余应力侧倾法同倾法问题的提出•残余应力测定•表面喷丸处理•测样品内部残余应力•采用X射线法测定宏观残余应力。直接测定钛合金样品表面如何处理？需要第一手资料2实验方法•本实验采用BrukerD8ADVANCEX射线衍射仪进行宏观残余应力测定，采用侧倾法测定TC4材料中宏观残余应力，Cu靶辐射，选取该材料中α相（213）晶面衍射峰。•本实验对采用不同加工方法（车削、磨削、砂纸磨光、机械抛光、金相腐蚀）所制备的样品表面进行残余应力测定，以探索不同加工方法对样品表面的影响，寻找XRD实验合适的实验条件，为今后的科研及生产提供实验基础保障。•采用X射线测定材料中残余应力，由于X射线在金属中穿透深度很小（纯钛中约为6μm）•加工后样品表面残余应力全部为样品加工所形成的。•经过抛光并表面腐蚀的样品则消除了表面加工应力的影响。3实验结果3.1加工状态对2θ扫描的影响a：车床加工；b：磨床加工；c：1000#砂纸磨光；d：机械抛光；e：金相腐蚀五种加工状态对XRD2θ扫描峰形结果的影响随着加工手段的改变，衍射峰半高宽变小，表明随着加工手段的改进，各种加工手段对样品表面的损伤逐渐减小，在经过金相腐蚀之后，样品表面加工应力被完全消除，有利于更加准确和真实地测定表征样品残余应力情况。a：车床加工；b：磨床加工；c：1000#砂纸磨光；d：机械抛光；e：金相腐蚀加工表面状态对衍射峰半高宽的影响3.2残余应力计算结果•车削加工在样品表面形成了-544.0MPa的压应力，表明样品经过车床加工后表面所受的损伤最大，从而对样品残余应力测定的结果影响最大。•在车削加工表面再次经过磨削加工后样品表面存在-213.5MPa的残余压应力，表面残余应力大幅度减低。经过磨床一次加工后，改善了车床加工的表面状况，磨床加工对样品表面的损伤相对车床加工要低一些。在砂纸、抛光、腐蚀等加工过程中样品表面的残余应力逐渐趋于稳定。不同加工状态表面残余应力的计算结果a：车床加工；b：磨床加工；c：1000#砂纸磨光；d：机械抛光；e：金相腐蚀•经过车床加工的样品数据散乱度比较大，•磨削加工及金相砂纸加工后数据逐渐集中，抛光及腐蚀后样品表面残余应力测试数据最为集中。•因此，为了获得更加精确的测量数据，在测定样品残余应力时，对样品表面进行抛光及腐蚀处理是必要的。五种加工状态残余应力拟合曲线a：车床加工；b：磨床加工；c：1000#砂纸磨光；d：机械抛光；e：金相腐蚀（灰色线为实测数据曲线，蓝色直线为拟合直线）4.结论•样品在经过车削加工后，不但在样品表面形成了很大的宏观应力，也形成了微观应力，微观应力影响衍射峰的形状，使衍射峰变宽，强度变低，进而使Kα1、Kα2双线无法分离，影响衍射峰峰位准确度，从而使残余应力数据呈现一定的分散性，最终影响到残余应力的计算结果...