準直器和搖擺法對應(yīng)力測量的影響

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

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

利用Ｘ射線衍射法測試材料的殘余應(yīng)力，需要足夠多的晶粒參與衍射，才能得到準確、可靠的測試結(jié)果。增加參與衍射晶粒數(shù)目的方法有增大準直管直徑法和搖擺法。準直管直徑的大小決定了射出的Ｘ射線數(shù)量，增大準直管直徑可以直接增大Ｘ射線照射在材料表面的面積。搖擺法是在探測器接收衍射信號的過程中，使Ｘ射線管和探測器在試樣表面法線與應(yīng)力測試方向所構(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范圍內(nèi)的各個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。細晶材料的晶粒尺寸較小，在測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稱性好，從而使其測試結(jié)果的線性偏差較小。較大晶粒材料在測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，無法得到挑高飽滿的衍射峰峰形，對定峰的準確性有一定影響，從而影響數(shù)據(jù)擬合的準確性。

準直管直徑和擺動角度對無應(yīng)力粉末及細晶材料的殘余應(yīng)力測試結(jié)果影響不大，對較大晶粒材料的殘余應(yīng)力測試結(jié)果影響較大；增大準直管直徑和采用擺動法可以增加參與衍射的晶粒數(shù)量，提高衍射峰的強度，有利于擬合計算；采用較大的準直管直徑并增大擺動角度，可以改善較大晶粒材料衍射峰峰形及對稱性，提高殘余應(yīng)力測試結(jié)果的準確性。