【航天工业行业标准(QJ)】 铝及铝合金表面残余应力的X射线测试方法

中国航天工业总公司航天工业行业标准QJ2916—97
铝及铝合金表面残余应力的
X 射线测试方法
1997—03—10发布
中国航关工业总公司
1997—09—10实施
1范围
中国航天工业总公司航天工业行业标准铝及铝合金表面残余应力的
X射线测试方法
1.1主题内容
QJ2916-97
本标准规定了用X射线方法测定铝及铝合金表面残余应力的一般要求和测试设备、试样、测试程序、结果处理等要求。1.2适用范围
本标准适用于能够得到连续德拜环的铝及铝合金。2引用文件
GB4792
放射卫生防护基本标准
GB7704X射线应力测定方法
3定义
3.1测定方向平面
所测定应力的方向和测试部位表面法线所组成的平面。3.2扫描平面
入射X射线与被计数管所接收的衍射线所组成的平面。3.3%角
入射X射线与测试部位表面法线的夹角。3.4角
测试部位表面法线与衍射晶面法线的夹角。3.5同倾固定法
在同倾法中计数管扫描时，测定方向平面和扫描平面相重合且中角保持不变的测量方法。衍射几何如图1所示。
3.6同倾固定W法
在同倾法中计数管扫描时，入射角。保持不变的测量方法。衍射几何如图2所示。3.7同倾回摆法
在同倾法中入射X射线和计数管在扫描平面内同步回摆的测量方法。衍射几何如图3中国航天工业总公司1997—03—10批准1997—09—10实施
所示。
4一般要求
4.1环境及安全防护要求
QJ291697
入射X射线
图1同倾固定法衍射几何
入射X射线
计数管
扫描平面测定方向平面
X测定方向
计数管
扫描平面测定方向平面
X测定方向
2同倾固定中。法衍射儿何
QJ2916-97
环境及安全防护要求应符合GB4792的规定。入射X射线
计数管
扫描平面测定方向平面
X测定方向
图3同倾回摆法衔射几何
4.2X射线应力的计算公式
X射线应力测定是根据X射线衍射测出的晶面间距的变化来计算材料应力的方法。X射线应力测定的衍射几何如图4所示。z
衍射晶面
入射X射线
衔射X射线
试样表面
X测定方向
(n=90°—8x）
图4X射线应力测定的衍射几何
表面应力x可用式1计算：
2(1+μ)
a(29x)
=K·M:
a(sin)180
式中：ox—
X方向的应力，MPa；
K—应力常数MPa/();
—\20x~-sin\\直线的斜率；QJ2916-97
2(1+μ)
a(28x)
a(sind)
试样表面法线和衍射晶面法线的夹角，（°）；弹性棋量，MPa；
u-泊松比；
6。——无应力状态下材料的X射线衍射角，(°）；6x——材料的x射线衔射角，()。4.3斜率M的确定免费标准bzxz.net
·cote。
理论上“29x一sin”线是直线。在实际应力测量中，对应每个确定的少角可测得个衍射角20x，以20x为Y轴、以sinΦ为X轴，将若干个测量点拟合成如图5所示的一条直线，根据该直线的斜率M，可用式1计算应力x。Y=28
Y=A+MX
X=sind
图5“29—sin\”的关系
4.4衍射峰位置的确定
4.4.1半高宽法
半高宽法采用衍射线1/2净峰高处峰宽中点作为衍射峰的位置，如图6所示。4
定峰程序如下：
位置。
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6半高宽定峰法
联结衍射峰平均背底直线ab；
做平行ab直线与衍射蜂相切于p；b
从p点作垂直于记录纸边X轴的垂线，交ab线于p点；通过pp线中点o'作ab线的平行线，交衍射线于m，n点；取mn线中点o，从0点作X抽的垂线，可在角标上读出29。值，此值即为衍射峰的抛物线法
用抛物线法定衍射峰的位置时，取净峰强度（I)85%以上的衍射峰附近的间隔相同的n个点（26，I）。用最小二乘法进行抛物线拟合。以抛物线的项点所对应的衍射角为峰位。按式4计算：
1-AZ(26)+BZ(29)3+CZ(20)2
2A(20)3+BE(20)2+CE(20)
式中：A=nI229-1229；
B=(29)212—n(20)128
C=2(26)\122(20)-(26)\12820；n数据点的数目。
5详细要求
5.1测试装置
QJ2916-97
5.1.1对零应力粉末，在固定中的情况下，多次（不少于5次重复测试，其衍射角波动应在士0.025范围内。
5.1.2当Φ角旋转时，旋转中心偏差应小于士0.5mm。5.1.3所用测试设备对于钢铁试样，测量的应力误差应小于士25MPa。5.2试样
5.2.1衍射线
试样应能得到连续的德拜环。
5.2.2表面状态
试样表面必须没有污垢、油膜、厚氧化层和附加应力层等。表面粗糙度Ra的最大允许值不大于10μm。
5.3测试程序
5.3.1表面处理
当被测表面不满足5.2.2条要求时，必须对表面进行清理和电解抛光。5.3.2试样设置
试样测量表面应准确地设置在测角仪的旋转中心。沿表面法线试样设置的距离误差，平行光束法为士2.0mm，准聚焦法为士1.0mm。5.3.3测试条件选择
应根据能获得好的衍射线型及高的峰背比来选择测试条件。5.3.4X射线和衍射晶面的选择
5.3.4.1CuK。辐射线，在接收光阑处可采用镍箔滤波片。衍射晶面取（333)和（511）。5.3.4.2用CrK。辐射线，在接收光阑处可采用钒箔滤波片。衍射晶面取（222）。5.3.4.3用CoK。辐射线，在接收光处可采用铁箔滤波片。衍射晶面取（420)和（331）。5.3.5X射线应力常数的确定
对于铝合金中的应力常数可用等强梁法测得。对于纯铝推荐使用下列参数。5.3.5.1对于CuK。辐射线(333)和(511)晶面，X射线弹性常数值为：弹性模量E=68.9GPa；
泊松比=0.345；
晶格常数a。=0.4049nm；
CuK。线波长入=0.15418nm；
衍射角20。=164°
此时应力常数K为：
K=-62.9MPa/()。
5.3.5.2对于CrK。辐射线（222)面，X射线弹性常数值为：弹性模量E=68.9GPa；
泊松比μ=0.345；
晶格常数ao=0.4049nm；
CuK。线波长入=0.22910nm；
衍射角20。=156.7°。
此时应力常数K为：
K=--92.1MPa/(°)。
QJ2916-97
5.3.5.3对于COK。辐射线（420)和（331)晶面，X射线弹性常数值为：弹性模量E=68.9GPa；
泊松比μ=0.345；
晶格常数
ao=0.4049nm,
长入=0.17903nm；
CuK.线波长
（420)晶面衍射角26。=162.1°。此时应力常数K为：
K=-70.4MPa/(°)。
（331)晶面衔射角26。=148.7°。此时应力常数K为：
K=-125.2MPa/()。
5.3.6sinΦ值的确定
5.3.6.1同倾固定也法的sin虫值的确定采用CuK。、CrK。、CoK。辐射线测试时，可采用的sinΦ值见表1。1同倾固定法的sin值
同倾固定血法的sin\d值的确定5.3.6.2
采用CuK。CrK。、CoK。辐射线测量时，可采用的sin2值见表2同倾固定法的sin\虫值
=如十n
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5.3.7根据所用仪器选用半高宽法或抛物线法得出20。和29值。5.4结果处理
5.4.1根据得到的29值和sinΦ值确定“28x一sin”直线的斜率，将结果代入式1进行计算，得出应力值。
5.4.2测试精密度
由各种随机因素造成的测试精密度由式5计算：..-K. Am........
式中：△o——测试精密度，MPa;K—一应力常数，MPa/()；
AM——“26x一sin\9\直线斜率的误差；详见GB7704中2.3条的规定。
5.5测试报告
测试报告应包括以下内容：
试样名称、编号、采样日期；
材料牌号、规格、状态、技术条件、测试方法；测试所用设备、管电流、管电压、靶、光阑尺寸、狭缝发散角度；计算结果、分析结论、试验点分布简图；试验、校对、审核人员签字；
测试日期，有关单位盖章。
附加说明：
本标准由中国航天工业总公司七○八所提出本标准由中国航天工业总公司七〇三所负责起草。本标准主要起草人：金春玲、徐辉。8
.......
中国航天工业总公司
航天工业行业标准
铝及铝合金表面残余应力的
X射线测试方法
QJ2916—97
中国航天工业总公司第七O八研究所出版发行七○八所排版印刷
1997年4月出版
定价：2.50元
6—91670
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