1、實(shí)驗(yàn)七宏觀殘余應(yīng)力的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解x射線應(yīng)力測(cè)定儀的基木結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要技術(shù)特性；2. 掌握（m5°法及siw法測(cè)定宏觀殘余應(yīng)力的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理晶體材料內(nèi)的宏觀殘余應(yīng)力將引起品面間距有規(guī)律的變化，在x射線衍射實(shí)驗(yàn)中，品血間距 的變化就反映為衍射角的改變。x射線應(yīng)力測(cè)定就是通過測(cè)量衍射角2（）相對(duì)于晶面方位的變化 率計(jì)算材料表面的殘余應(yīng)力。用x射線方法測(cè)量宏觀應(yīng)力，一般是在平面應(yīng)力狀態(tài)的假設(shè)下進(jìn)行的。即垂直表面的止應(yīng)力。33及切應(yīng)力0 13, 0 23均為零，這時(shí)與主應(yīng)力成任意“方向上的應(yīng)力0 4為:e2(1 + v)(cot0)711806(20)dsin2 0=km屮

2、變動(dòng)平面與試樣表面的交線即為所測(cè)應(yīng)力方向。若所測(cè)2（）sin®關(guān)系非線形，說明垂直于表面應(yīng)力。33, s3或sh0。若試樣屮存在織構(gòu)，也將出現(xiàn)非線性。為獲得一系列己知的屮方 向，可選取不同的入射方式，即固定叭）法、固定w法及側(cè)傾法。三、x射線應(yīng)力測(cè)定儀的特點(diǎn)x射線應(yīng)力測(cè)定儀實(shí)際上是一臺(tái)衍射儀，做為測(cè)量宏觀應(yīng)力的專用設(shè)備，有如下特點(diǎn)：1. 測(cè)角器應(yīng)力儀的測(cè)角器在通常狀態(tài)下是垂直的，即衍射儀平面垂直于水平面。它用立柱和橫梁支 撐，伸出在主機(jī)體外，可在一定的范圍內(nèi)升降和轉(zhuǎn)動(dòng)，還可得到一定的仰角或俯角，以適應(yīng)測(cè)量 實(shí)際匚件的需要。測(cè)角器上裝冇計(jì)數(shù)管屎，x射線管屎、掃描變速機(jī)構(gòu)、標(biāo)距桿朋及光闌

3、（其構(gòu)造參見教科書屮附 圖）。應(yīng)力儀測(cè)角器的衍射幾何特點(diǎn)與一般衍射儀有所不同，它是采用平行光束法而非聚焦法。平行光 束法允許試樣表面位置有鮫大的誤差而不造成衍射角明顯的偏離，這對(duì)試樣不是裝在測(cè)角器的標(biāo) 準(zhǔn)位宜上的情況是很必要的。為得到適當(dāng)?shù)钠叫泄馐捎霉芷怪庇跍y(cè)角儀園的seller狹縫。標(biāo) 距桿用于給被測(cè)試樣定位，保證入射線、計(jì)數(shù)管軸線相交于試樣表面的測(cè)點(diǎn)上（見圖e5-1）。在 用標(biāo)距桿定位時(shí)，通常使光管處于 = 30°處,這時(shí)標(biāo)距桿垂直試樣表血，待調(diào)節(jié)好測(cè)量角器 高度、傾斜度及試樣位置后，再轉(zhuǎn)回0°位置開始測(cè)量。專用應(yīng)力儀測(cè)角器的掃描范圍較小，約為2 0=110

4、76;170° o這主要是因?yàn)閼?yīng)力測(cè)定基于晶面 間距的測(cè)量，而面間距的測(cè)量應(yīng)取高角度較準(zhǔn)確，另的變化范圍太小，以致測(cè)量不準(zhǔn)或根木無 法實(shí)施。現(xiàn)也有新型應(yīng)力儀改用側(cè)傾法（僅適應(yīng)于網(wǎng)定w法）。2. 測(cè)量位置變動(dòng)機(jī)構(gòu)此部分使測(cè)角器上下移動(dòng)、繞立柱旋轉(zhuǎn)、改變x射線入射角和使測(cè)也頭傾斜，這是一些機(jī)械 構(gòu)件，可參見實(shí)物。3. x射線應(yīng)力儀的測(cè)試步驟和操作1）試樣的準(zhǔn)備（表而處理）x射線的有效穿透深度在10 u的數(shù)最級(jí)，因而試樣表面的處理對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很人。試樣表 面應(yīng)去除汕污和氧化皮，再用電解拋光或化v腐蝕方法將農(nóng)而加工層去掉。然后在測(cè)點(diǎn)做好標(biāo) 記。2）選用適當(dāng)?shù)墓夤苓x擇光管的原則與衍射儀相同。

5、但有一點(diǎn)要特別注意，即被測(cè)品而須在應(yīng)力儀限定的2 0角度區(qū) 間有足夠強(qiáng)且互不重證的衍射峰，在某些情況下可選用心線的衍射峰。3）試樣安置將準(zhǔn)備好的試樣測(cè)試面朝上放在測(cè)介器下，使應(yīng)力測(cè)最方向平面與計(jì)數(shù)管掃描平曲平行（同 傾法）或垂直（側(cè)傾法）。4）一般應(yīng)力儀的操作規(guī)則%1 接通應(yīng)力儀的總電源，打開穩(wěn)壓器開關(guān)，待穩(wěn)壓器輸出電壓表白動(dòng)升至220v。黃色指示燈亮；%1 通x射線管冷卻水；%1 將管流、管壓逆時(shí)針調(diào)到最低位置，按“通燈”按扭。“燈絲”指示燈亮；%1 按“升高”按扭。“高壓”亮，管壓、管流自動(dòng)升高至10kv-3嗣的部位，開始“老化”（或稱“吋效”，“除氣”），“老化”完成后，管壓、管流升至預(yù)

6、定的位置；%1 確定計(jì)數(shù)率計(jì)工作條件（計(jì)數(shù)管高壓、計(jì)數(shù)率最程、時(shí)間常數(shù)等）；%1 接通計(jì)數(shù)率計(jì)及聯(lián)機(jī)計(jì)算機(jī)的電源，開始“掃描”并記錄數(shù)據(jù)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 利用x射線應(yīng)力測(cè)定儀對(duì)試樣表面確定方向進(jìn)行測(cè)試（采用0-45°法及sh?屮法）；2. 用半高寬法確定衍射峰位；3. 用最小二乘法計(jì)算宏觀內(nèi)應(yīng)力。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述宏觀應(yīng)力測(cè)定的基木原理及x射線應(yīng)力測(cè)試儀的衍射幾何特點(diǎn);2. 測(cè)試條件、數(shù)據(jù)及用0-45°法與si屮法計(jì)算的過程和結(jié)果。x射線衍射分析習(xí)題1. 試計(jì)算，當(dāng)管電壓430kv時(shí)（1）電子撞擊靶時(shí)的速度和動(dòng)能；（2）發(fā)射的x射線連續(xù)譜的短波限及其光量子的上限能

7、量。2. x射線衍射實(shí)驗(yàn)室屮，為保護(hù)工作人員，應(yīng)用1mm厚的鉛屏，試計(jì)算這樣的鉛屏對(duì)于卞列輻射的透射系數(shù),(1) moka 輻射；(2) 50kv操作的x光管所發(fā)射的短波限。3. 為了使cuig和ck”的強(qiáng)度比為100/1 (設(shè)原來ik/k仟5/1),采用ni濾片(1) 求濾片的厚度；(2) 求此濾片對(duì)cuk.譜線的透射系數(shù)。4. 為使cu靶的k“線透射系數(shù)為k線透射系數(shù)的1/6,求濾丿i ni的厚度(在ni的"處，伽 有&2倍的突變)5. 試計(jì)算空氣對(duì)于c1k輻射的質(zhì)量吸收系數(shù)(設(shè)空氣屮含有8()w刖和2()皿的o),并計(jì)算 cik通過200mm空氣的透射系數(shù)。6. 卜列兩

8、組晶面(1) (110), (121),(312)(2) (110),(311), (113)每一組是否屬于同一晶帶，若屬于同一晶帶，求其品帶軸。7. 滲碳體(氏3©是正交晶系，點(diǎn)陣常數(shù)為a=425 a , b=5089 a , c=6743 a ,試畫出它的(100)； , (110)；,和(ill)；倒易平面上的倒易點(diǎn)(畫出原點(diǎn)周圍四個(gè)平行四邊形)。8. a、b分別為晶體中相鄰二晶面上的原子，試求在圖示的1、2、方向上得到衍射的條件。9. 用c(k照射組織為馬氏體+奧氏體的試樣，求馬氏體(211),奧氏體(220)和(311)而射線峰的強(qiáng)度圓子r (假定馬氏體：體心立方，aw=2

9、.91 a ,奧氏體：面心立方，aa=3.64a ,測(cè)量溫度為27 °c ) «10. a1的點(diǎn)陣常數(shù)a=4.05 a ,如入射線為c“ka,按晶面間距由大到小丿序列出前三個(gè)反射 血的指數(shù)及反射角數(shù)據(jù)。11若6厶射線垂直于晶帶軸100入射到一a-fe單晶體匕試川ewald圖解法求出使(001)而發(fā)牛:射線吋入射線的方向，并繪岀衍射線的方向。12. 試用倒易點(diǎn)陣原理估算用6&和crka照射cu多品試樣吋，分別能得到哪兒根衍射 線？1 11 11 31 313. 茲有某止方系晶體，其每個(gè)單位晶胞含有位于0丄上，-0-, -0-, 0-的四個(gè)24242424同類原子。(1

10、) 試導(dǎo)出其舊2的簡(jiǎn)化表達(dá)式；(2) 這種晶體屬于哪-種bravais點(diǎn)陣？14. 用cuka輻射在直徑57.3 mm相機(jī)中，攝得一張德拜相，試計(jì)算其kai，ka?雙線在0=1（t, 5°, 85。處的分離度數(shù)（a20 ）和譜線的分離距離（al、mm）。15. 試用布拉格方程的微分式說明在高角度區(qū)（1）不同晶面的衍射線間距拉開;（2）k, k雙線易于分離。16. 用背射平板柑機(jī)測(cè)定w粉的點(diǎn)陣常數(shù)，從底片上測(cè)量w的400衍射環(huán)直徑25=51.20 mm,采用n«c/為標(biāo)樣，其640衍射壞直徑2lg=36.4mm ,若此二衍射壞均由cukai , 輻射引起，試求w粉的點(diǎn)陣常數(shù)（nk7：面心立方，a=5.64oa ）17. 用cuka輻射攝得某元素的粉末相，在高角區(qū)的si0值為0.503 , 0.548 , 0.726, 0.861, 0.905試標(biāo)定各衍射線的指數(shù)。18. 個(gè)承受上下方向純彈