当前课程知识点：材料现代研究方法 > 第五章 X射线衍射技术的应用 > 5.3 宏观应力的测定 > 宏观应力的测定
同学你好
这节课我要讲的内容是宏观应力的测定
什么是宏观应力
如果我们将AB两个金属片焊在一起
比如在焊接之前
B金属片受到的是拉应力的作用
我给它焊到一起之后
这个A金属片就会受到一个压应力作用
而这个B金属片会受到一个拉应力作用
这个金属板处于这种状态
肯定就存有咱们说的叫
宏观应力
那么具体什么叫宏观应力
它是残留在物体中
在较大范围内具有同号的应力状态
咱们称为残余应力
而咱们以前说的微观应力是指
应力的方向和大小都不一样
那么残余宏观应力的存在
对材料的强度 疲劳 耐蚀性
以及尺度的稳定性均有明显的影响
因而宏观应力的测定是一种常用的技术
X射线的应力测定
具有无损
测点小
测层薄
和不受塑性形变的干扰的特点
那么宏观应力是怎么测的
首先我们要考虑一下应力与晶面间距的关系
我们知道材料的表面应力只能与表面平行
即在表面
只有主应力σ1和σ2
而不存在垂直于板面的
这个σ3的应力状态
因为它会释放出来
咱们现在令这个σφ
是表面上与σ1成φ角方向上的正应力
所以咱们可以写出这个式子来
根据弹性力学的理论
然后这是胡克定律
我们将这两个式子结合在一起
我们进行推导和整理
就可以得到这个
得到这个式子
咱们假设
在d0是无应力状态下
被测材料hkl晶面的面间距
dφψ
是什么
是有宏观应力时候
材料面法线为ψφ的
hkl晶面的面间距
就是在某一个方向上的这个晶面间距
那这个时候
这是这个方向上的晶面间距
它对应的就是这个方向上的这个应变
所以我们有这个方向的面间距减去d0
因为它是无应力状态
是一种平衡态
差 然后与这个比值就是应变量
这个应变量
这个Δd我用这个角度来代替
就是这个偏离角
2θ角的偏离角
这个方向的
2θ角
这是平衡态2θ角
来表示
这里边θ0和θφψ
是无应力时和有应力时法线为φ，ψ的
hkl晶面的布拉格角
所以这个时候我进一步整理
我可以得到σφ
可以用后边这个表达式
这个从上面大家可以给它整理过来
这里边我可以通过两个值
两个ψ
ψ1和ψ2
这两个值
就把这个σφ算出来
比如说
处于ψ1这个角度的时候
和ψ2这个角度时候
对应的2θ角
它俩的差值与sinθ平方
差值的比值代到这里
你可以把这个σφ求出来
所以利用这个公式
我们就可以测出来任意一个方向上的σφ
这个应力状态
那么主应力σ1 σ2怎么确定
主应力怎么确定
我们刚才求出来的是这个σφ
任意方向的一个应力
在我们已知σφ的情况下
我们现在要解σ1 σ2
以及φ这三个参量
那意味着什么
就得有三个方程来解它
这三个方程怎么构成
可以利用在某一个ψ情况下
比如说ψ不动了
转动这个φ角
转三个点
比如说最开始的起始位置φ
然后再转一个φ加上π/4
然后再转一个φ+π/2
三个角度
来测这个σφ
你转个三个测出来
它就有三个值
这时候就构成了一个方程组
对应的φ
φ+π/4
φ+π/2
通过这个方程组
可以把什么求出来
把这个σ1 σ2以及φ角求出来
所以这样就可以把样品
当中主应力给求出来
那宏观应力测定方法
采用衍射仪
它有两种方法
一种是通过测定
两个方向上的面间距来求出σφ
就是说现在倾斜不同的角度
倾两个角度就可以解出来
另外一种
是测定一系列的d值
来求φ
就是咱们说sinψ平方法
就是倾斜不同的角度
比如0度 15 30 45
来做这个
求出来
一条直线
咱们说这个sinψ平方法
显然通过这个方法
比两个点来测量的话要准确一些
sinψ平方法
就是在不同的ψ角下进行扫测
得到一系列的数据
然后
测出它的2θ角
然后我们以什么
以2θ为纵坐标
以sinψ平方为横坐标
这时候我们就得到一条直线
这条直线
是以2θ为纵坐标
以sinψ平方为横坐标
这条直线的斜率就是σφ
这种算的应力方法更准一些
宏观应力的测试方法
我们需要安装一个能独立转动的样品架
因为普通的衍射仪的样品台与计数器
是1:2的关系进行联动的
但是在测定宏观应力的时候
要安装一个能独立转动的样品架
这个使样品表面转到所需要的角度
以便达到在不同的ψ角下
测得
布拉格角
图a中的实验布置
我们可以保证衍射线聚焦在聚焦圆上
而b这个图当中
大家看
如果样品这样倾转
这样倾转
在这个衍射的时候
它的衍射线聚焦的位置会发生变化
会发生变化
这样就要求计数的计数器
能够运动
始终能跟踪到这个焦点上
这样才能把这个数据记录准确
这个不用
这个样品这么转
它始终还是在这个聚焦圆上聚焦
当然说我用平行光来测
就没有这个问题了
平行光进行应力测量的时候
就不会产生这种
聚焦的位置发生变化这种现象
所以很多时候
用平行光来测宏观应力
效果是比较好的
这节课内容就给大家介绍到这里
-1.1 晶体、空间点阵及晶体学参数
-1.2 倒易点阵
--布拉菲点阵
-1.3 晶体的宏观对称
--晶体的宏观对称
-1.4 晶体的微观对称
--晶体的微观对称
-1.5 倒易点阵
--倒易点阵
-1.6 倒易点阵的应用
--倒易点阵的应用
-1.7 晶体投影
--晶体投影
-1.8 晶体投影的应用
--晶体投影的应用
-1.9 单晶体标准投影图
--单晶体标准投影图
-1.9 单晶体标准投影图--作业
-2.1 X射线的产生
--X射线的产生
-2.2 X射线与物质的相互作用
-2.3 X射线的吸收限与滤波片
-2.4 连续X射线
--连续X射线
-2.5 特征X射线
--特征X射线
-2.5 特征X射线--作业
-3.1 一个电子对X射线的散射
-3.2 一个原子对X射线的散射
-3.3 简单晶体对X 射线的衍射
-3.4 复杂晶体对X射线的衍射
-3.5 爱瓦德作图法
--爱瓦德作图法
-3.5 爱瓦德作图法--作业
-4.1 粉末照相法
--粉末照相法
-4.2 多晶衍射仪
--多晶衍射仪
-4.3 多晶体衍射峰特征
--多晶体衍射峰特征
-4.4 多晶体衍射峰强度
--多晶体衍射峰强度
-4.5 多晶体花样分析
--多晶体花样分析
-4.5 多晶体花样分析--作业
-5.1 晶块尺寸与微观应力的宽化
-5.2 晶胞常数的精确确定
-5.3 宏观应力的测定
--宏观应力的测定
-5.4 织构的表征
--织构的表征
-5.5 织构的测定
--织构的测定
-5.6 织构分析
--织构分析
-5.7 物相定性分析
--物相定性分析
-5.8 物相定量分析
--物相定量分析
-5.8 物相定量分析--作业
-6.1 电子波与电磁透镜
--电子波与电磁透镜
-6.2 电磁透镜的像差与分辨率
-6.3 电磁透镜的景深和焦长
-6.3 电磁透镜的景深和焦长--作业
-7.1 透射电子显微镜的结构与成像原理
-7.2 透射电子显微镜主要部件的结构与工作原理
-7.3 透射电子显微镜分辨率和放大倍数的测定
-7.4 透射电子显微镜样品制备
-7.4 透射电子显微镜样品制备--作业
-8.1 概述
--概述
-8.2 电子衍射原理
--电子衍射原理
-8.3 晶带定律与零层倒易截面
-8.4 倒易阵点的扩展与偏移矢量
-8.5 倒易阵点与电子衍射图的关系
-8.6 衍射斑点指数化
--衍射斑点指数化
-8.7 选区电子衍射
--选区电子衍射
-8.8 单晶电子衍射花样的标定
-8.9 复杂电子衍射花样的标定
-8.9 复杂电子衍射花样的标定--作业
-9.1 衍射衬度成像原理
--衍射衬度成像原理
-9.2 消光距离
--消光距离
-9.3 衍衬运动学
--衍衬运动学
-9.4 衍衬动力学简介
--衍衬动力学简介
-9.5 晶体缺陷分析
--晶体缺陷分析
-9.5 晶体缺陷分析--作业
-10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号
-10.2 扫描电子显微镜的构造和工作原理
-10.3 扫描电子显微镜的主要性能
-10.4 表面形貌衬度原理及其应用
-10.5 原子序数衬度原理及其应用
-10.6 电子探针仪的结构与工作原理
-10.7 电子探针仪的分析方法及应用
-10.7 电子探针仪的分析方法及应用--作业
