本教程详细介绍在MDI-Jade软件中利用X射线衍射(XRD)技术进行材料残余应力分析的方法与步骤,适合科研人员和工程师学习参考。
计算残余应力是指测定存在于材料宏观尺度上的应力状态,与微观应力相对应。1961年德国的E.Mchearauch提出了X射线应力测定的sin2ψ法,显著推动了这一领域的实际应用。
X射线衍射是一种无损测试方法,特别适合于脆性和不透明材料残余应力的测量。该方法利用晶面间距的变化来度量应变,并通过布拉格衍射峰的位置变化与应力大小之间的关系进行计算。具体来说,在存在残余应力的情况下,晶体结构中的晶面间距会发生改变,导致对应的X射线衍射角发生变化。
根据这一原理,采用波长为λ的X射线多次以不同的入射角度照射样品,并记录下相应的衍射角数据。通过分析ψ和sin2ψ之间的关系曲线斜率M来计算应力σ。在实际操作中,通常使用θ-2θ联动方式将试样与探测器同步移动,在特定的角度范围内进行扫描测量。
当ψ=0时,即常规的X射线衍射实验条件下,探测器放置于理论上的衍射角位置,并且入射和出射光线相对于样品表面法线对称。而在非零角度的情况下(例如ψ为15°、30°或45°),则需要将测角台进行调整后再重新启动θ-2θ联动装置以获取指定的HKL衍射图谱。
通过这种方法,可以精确地测量出材料内部不同方向上的残余应力分布情况。