準(zhǔn)直器和搖擺法對(duì)應(yīng)力測(cè)量的影響

Ｘ射線衍射技術(shù)是目前研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)有效的無(wú)損檢測(cè)方法之一，在物理、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。多晶材料在經(jīng)過(guò)形變、相變等過(guò)程后，材料內(nèi)部晶粒會(huì)發(fā)生晶格應(yīng)變，晶格應(yīng)變會(huì)使晶面間距發(fā)生變化。根據(jù)布拉格方程可知，晶面間距的變化會(huì)導(dǎo)致衍射角度的變化，通過(guò)測(cè)定特定晶面在不同方位角的衍射角變化，可以計(jì)算出材料的應(yīng)力。

在相同測(cè)試條件下，對(duì)不同晶粒尺寸的材料進(jìn)行測(cè)試，晶粒尺寸較大的材料會(huì)出現(xiàn)較大的線性偏差，導(dǎo)致其殘余應(yīng)力的測(cè)試結(jié)果不可靠。因此，不同晶粒尺寸的材料需選用合適的測(cè)試參數(shù)。

利用Ｘ射線衍射法測(cè)試材料的殘余應(yīng)力，需要足夠多的晶粒參與衍射，才能得到準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試結(jié)果。增加參與衍射晶粒數(shù)目的方法有增大準(zhǔn)直管直徑法和搖擺法。準(zhǔn)直管直徑的大小決定了射出的Ｘ射線數(shù)量，增大準(zhǔn)直管直徑可以直接增大Ｘ射線照射在材料表面的面積。搖擺法是在探測(cè)器接收衍射信號(hào)的過(guò)程中，使Ｘ射線管和探測(cè)器在試樣表面法線與應(yīng)力測(cè)試方向所構(gòu)成的psi平面內(nèi)左右搖擺一定的角度，獲得的衍射峰形是在擺動(dòng)范圍內(nèi)的各個(gè)角度下獲得衍射峰線性疊加的結(jié)果。

衍射峰曲線是由材料表面參與衍射的晶粒累加而成。細(xì)晶材料的晶粒尺寸較小，在測(cè)試面積相同的條件下，參加衍射的晶粒較多，衍射峰峰形飽滿完整且對(duì)稱性好，從而使其測(cè)試結(jié)果的線性偏差較小。較大晶粒材料在測(cè)試面積相同的條件下，參與衍射的晶粒較少，衍射晶面法線在空間不呈連續(xù)分布，無(wú)法得到挑高飽滿的衍射峰峰形，對(duì)定峰的準(zhǔn)確性有一定影響，從而影響數(shù)據(jù)擬合的準(zhǔn)確性。

準(zhǔn)直管直徑和擺動(dòng)角度對(duì)無(wú)應(yīng)力粉末及細(xì)晶材料的殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果影響不大，對(duì)較大晶粒材料的殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果影響較大；增大準(zhǔn)直管直徑和采用擺動(dòng)法可以增加參與衍射的晶粒數(shù)量，提高衍射峰的強(qiáng)度，有利于擬合計(jì)算；采用較大的準(zhǔn)直管直徑并增大擺動(dòng)角度，可以改善較大晶粒材料衍射峰峰形及對(duì)稱性，提高殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。