上海交通大学:《材料组织结构表征》课程教学资源(课件讲义)x射线内应力分析


七、X射线应力分析 ·应力-应变的基本特征 ·宏观应力 ·微观应变/应力
七、X射线应力分析 • 应力-应变的基本特征 • 宏观应力 • 微观应变/应力 2

残余应力 当产生应力的各种因素不存在时,(如 外力去除、温度已均匀、相变结束等), 由于不均匀的塑性变形(包括由温度及 相变等引起的不均匀体积变化)致使材 料内部依然存在并且自身保持平衡的弹 性应力,又称内应力。 残余应力的起因和种类:生长应力;表 面应力;焊接应力;相变应力
残余应力 当产生应力的各种因素不存在时,(如 外力去除、温度已均匀、相变结束等), 由于不均匀的塑性变形(包括由温度及 相变等引起的不均匀体积变化)致使材 料内部依然存在并且自身保持平衡的弹 性应力,又称内应力。 残余应力的起因和种类:生长应力;表 面应力;焊接应力;相变应力

残余应力的影响: ·残余应力的存在会对材料的疲劳强度、 尺寸稳定性造成不利影响; 0 在某些情况下,材料表面的压应力会提 高表面的疲劳强度
残余应力的影响: • 残余应力的存在会对材料的疲劳强度、 尺寸稳定性造成不利影响; • 在某些情况下,材料表面的压应力会提 高表面的疲劳强度

内应力的分类 第类应力,应力 的平衡范围为宏观 尺寸 。 第川类内应力,应 力的平衡范围为晶 粒尺寸 ·第川类应力,应力 的平衡范围为单位 晶胞 晶界 内应力分类的示意图
内应力的分类 • 第I类应力,应力 的平衡范围为宏观 尺寸 • 第II类内应力,应 力的平衡范围为晶 粒尺寸 • 第III类应力,应力 的平衡范围为单位 晶胞 5

第类内应力:属于宏观应力,在X射线辐照 区域内,各小晶粒所承受的内应力差别不大, 但不同取向晶粒中同族晶面间距存在一定差 异。 =0° =45° 180°-2 射 衍射 拉应力 同族 晶面 晶面间距d大 晶面间距d小 工二 拉应力 衍射角2B小 衍射角26大
• 第I类内应力:属于宏观应力,在X射线辐照 区域内,各小晶粒所承受的内应力差别不大, 但不同取向晶粒中同族晶面间距存在一定差 异

材料中宏观应力越大,不同方位同族 晶面间距或衍射角差异越明显,此为测 量宏观应力的理论基础。 =0° =45° 180°-2 射 衍射 拉应力 同族 晶面 晶面间距d大 晶面间距d小 二 拉应力 衍射角2B小 衍射角26大
材料中宏观应力越大,不同方位同族 晶面间距或衍射角差异越明显,此为测 量宏观应力的理论基础

均匀应变对衍射峰的影响 No lattice strain d Uniform lattice strain 精确测定峰位 8
均匀应变对衍射峰的影响 精确测定峰位 8

第II类内应力: 是一种微观应力,其作用与平衡范围 为晶粒尺寸数量级。在X射线的辐照区域 内,有的晶粒受拉应力,有的受压应力。 各晶粒的同族晶面具有一系列不同的晶 面间距。即使取向完全相同的晶粒,其 同族晶面的间距也不同。 同族 晶面 受压 受拉 受压 受拉
第Ⅱ类内应力: 是一种微观应力,其作用与平衡范围 为晶粒尺寸数量级。在X射线的辐照区域 内,有的晶粒受拉应力,有的受压应力。 各晶粒的同族晶面具有一系列不同的晶 面间距。即使取向完全相同的晶粒,其 同族晶面的间距也不同

各晶粒的同族(k0晶面具有一系列不同的晶 面间距dhk士△d值。 因此,在材料X射线衍射信息中,不同晶粒对 应的同族晶面衍射谱线位置将彼此有所偏移。 同族 晶面 受压 受拉 受压 受拉 d小 d大 d小 d小大
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