从晶体衍射峰形变化看应力梯度对X射线应力分析的影响1.pdf

维普资讯 1990年第2期 稀有金属材料与工程 ’l5 ‘ 从晶体衍射峰形的变化看应力梯度对 X射线应力分析的影响 徐可为 何 家文 (西安交通大学金属材料及强度研究所) 摘 要 通常应力分析大都忽略 x射线在晶体中的透入深度及其随方向角 的变化，因 此有衍射角 2日与 sin 的直线关系成立。本文分析 了沿深度各点衍射峰强度和位置 的变化对 实际衍射峰形的影响．证明应力可使衍射峰倾斜，呈现不对称分布，实测 峰位置是透入深度 内各点衍射峰的加权平均值，在此基础上考察 了应 力梯度对 x射 线应 力分析的影响．发现正应力梯度使 20-sin 曲线上凹．负应力梯度使曲线下 凹．与最大有效透入深度 内应 力的加权平均值 比较，接 20-sin 线性 回归得到的应 力值正梯度时偏高．负梯度时偏低。与该深度 内的应力最大值 比较，即使 20-sin 关系无明显弯曲．当应力梯度较大时．接线性 回归也可能引入较大误差。 美t词：X射线 残余应力 应方梯度 一 、 日JI 舌 面法线的夹角 发生变化，使得实际获得 的应力值并不与材料 的某个确定的深度相对 利用晶体的衍射效应进行应力分析，尤 应。 其是残余应力分析，是 x射线衍射技术的 已经有人注意到应力梯度的影响，并相 一 个重要应用，在研究表面强化与金属疲劳 继提 出了一些解决办法 “ 。应力梯度 的 的关系 及零部件尺寸稳定性等方面是一个 影响主要与 x 射线在晶体 中的透入深度有 主要分析手段。近年来各种表面改性技术得 关，近年来随着新材料 的不断开发和应用， 到普遍应用，由于表层材料的成份、组织、 诸如铝台金、镁合金及金属镀等材料的研究 性能与基体材料相差很大，材料极表层往往 日趋深入，这些轻金属材料的 x射线透入 存在着梯度较大的残余应力分布，影响着表 深度一般较大，残余应力分析中应力梯度的 层材料与基体之间的结台力 影 响很难忽略。因此 ，有必要研究究竟多大 已经发现，．应力梯度很大时，做为分析 的应力梯度及 x射线透入深度会对传统的 基础 的 20--sin 直线关系可能遭到破坏， 分析方法产生影响，其影 响规律如何。此 曲线发生明显的弯曲。若晶体表面处于二维 外，就物理过程而言，不清楚的是晶体深层 应力状态，这种弯 曲的形状在正负 两种 处 晶面间距的变化究竟是否可 以反 映到最终 衍射方式下保持不变 … ，若为三维应力状 的衍射蜂上，其叠加方式及对最终蜂位置的 态，则弯曲的形状刚好相反 “，其原因在 影响如何，澄清此问题是正确评价应力梯度 于 x射线在晶体 中具有一定的透入深度 ， 影响的先决条件 ，同时也有助于加深对 x 实际接收的衍射信息并非仅仅来 自材料表 射线应力分析原理的认识。 面。此外，透入深度 尚随试样法线与衍射晶 本文研究二维应力状态下 ，X 射线透 维普资讯 - 16 · 稀有金属材料与工程 2期 人深度 内