X射线应力测定仪操作步骤方法

X射线衍射方法测量材料的残余应力一、实验目的与要求1.了解材料的制备过程及残余应力特点。

2.掌握X射线衍射（XRD）方法测量材料残余应力的实验原理和方法。

二、了解表面残余应力的概念、分类及测试方法种类, 掌握XRD仪器设备的操作过程。

三、实验基本原理和装置..1.X射线衍射测量残余应力原理当多晶材料中存在内应力时, 必然还存在内应变与之对应, 导致其内部结构(原子间相对位置)发生变化。

从而在X射线衍射谱线上有所反映, 通过分析这些衍射信息, 就可以实现内应力的测量。

材料中内应力分为三大类。

第I类应力, 应力的平衡范围为宏观尺寸, 一般是引起X射线谱线位移。

由于第I类内应力的作用与平衡范围较大, 属于远程内应力, 应力释放后必然要造成材料宏观尺寸的改变。

第II类内应力, 应力的平衡范围为晶粒尺寸, 一般是造成衍射谱线展宽。

第III类应力, 应力的平衡范围为单位晶胞, 一般导致衍射强度下降。

第II类及第III类内应力的作用与平衡范围较小, 属于短程内应力, 应力释放后不会造成材料宏观尺寸的改变。

在通常情况下, 我们测得是残余应力是指第一类残余应力。

当材料中存在单向拉应力时, 平行于应力方向的(hkl)晶面间距收缩减小(衍射角增大), 同时垂直于应力方向的同族晶面间距拉伸增大(衍射角减小), 其它方向的同族晶面间距及衍射角则处于中间。

当材料中存在压应力时, 其晶面间距及衍射角的变化与拉应力相反。

材料中宏观应力越大, 不同方位同族晶面间距或衍射角之差异就越明显, 这是测量宏观应力的理论基础。

原理见图1。

由于X射线穿透深度很浅, 对于传统材料一般为几十微米, 因此可以认为材料表面薄层处于平面应力状态, 法线方向的应力(σz )为零。

当然更适用于薄膜材料的残余应力测量。

图1 x 射线衍射原理图图2中φ及ψ为空间任意方向OP 的两个方位角, εφψ 为材料沿OP 方向的弹性应变, σx 及σy 分别为x 及y 方向正应力。

§1-6宏观残余应力的测定残余应力的概念：残余应力是指当产生应力的各种因素不复存在时，由于形变，相变，温度或体积变化不均匀而存留在构件内部并自身保持平衡的应力。

按照应力平衡的范围分为三类：第一类内应力，在物体宏观体积范围内存在并平衡的应力，此类应力的释放将使物体的宏观尺寸发生变化。

这种应力又称为宏观应力。

材料加工变形（拔丝，轧制），热加工（铸造，焊接，热处理）等均会产生宏观内应力。

第二类内应力，在一些晶粒的范围内存在并平衡的应力。

第三类内应力，在若干原子范围内存在并平衡的应力。

通常把第二和第三两类内应力合称为“微观应力”。

下图是三类内应力的示意图，分别用sl,sll,slll表示。

构件中的宏观残余应力与其疲劳强度，抗应力腐蚀能力以及尺寸稳定性等有关，并直接影响其使用寿命。

如焊接构件中的残余应力会使其变形，因而应当予以消除。

而承受往复载荷的曲轴等零件在表面存在适当压应力又会提高其疲劳强度。

因此测定残余内应力对控制加工工艺，检查表面强化或消除应力工序的工艺效果有重要的实际意义。

测定宏观应力的方法很多，有电阻应变片法，小孔松弛法，超声波法，和X射线衍射法等等。

除了超声波法以外，其它方法的共同特点都是测定应力作用下产生的应变，再按弹性定律计算应力。

X射线衍射法具有无损，快速，可以测量小区域应力等特点，不足之处在于仅能测量二维应力，测量精度不十分高，在测定构件动态过程中的应力有一些困难。

1-4-1 X射线宏观应力测定的基本原理测量思路：金属材料一般都是多晶体，在单位体积中含有数量极大的，取向任意的晶粒，因此，从空间任意方向都能观察到任一选定的{hkl}晶面。

在无应力存在时，各晶（如下图所示）。

粒的同一{hkl}晶面族的面间距都为d当存在有平行于表面的张引力（如σφ）作用于该多晶体时，各个晶粒的晶面间距将发生程度不同的变化，与表面平行的{hkl)（ψ=0o）晶面间距会因泊松比而缩小，而与应力方向垂直的同一{hkl)（ψ=90o）晶面间距将被拉长。

xrd 应力测试原理XRD 应力测试原理一、引言X射线衍射（X-Ray Diffraction，简称XRD）是一种广泛应用于材料科学领域的非破坏性测试方法，可以用来研究晶体结构、晶格常数、晶体取向和残余应力等信息。

本文将介绍XRD应力测试的原理和基本步骤。

二、XRD应力测试原理XRD应力测试是基于布拉格方程（Bragg's Law）的原理进行的。

布拉格方程描述了入射X射线与晶体晶面之间的相互作用关系。

当入射X射线与晶体晶面满足布拉格方程时，会发生共面干涉，产生衍射信号。

三、布拉格方程布拉格方程可以表示为：nλ = 2dsinθ其中，n为衍射级数，λ为入射X射线的波长，d为晶面间距，θ为衍射角。

四、应力引起的晶面间距变化晶体中的应力会引起晶面间距的变化。

根据胡克定律，应力与应变之间存在线性关系。

当晶体受到外力作用时，晶体中的原子会发生位移，导致晶面间距的变化。

因此，通过测量晶体中晶面间距的变化，可以间接推断出晶体中的应力信息。

五、应力测试步骤1. 样品准备：将待测试的样品切割成适当尺寸，并进行表面处理，以确保样品的表面光洁度和平整度。

2. 仪器调试：调整XRD仪器的参数，如入射角、发射角、入射深度等，以适应不同样品的测试需求。

3. 测量数据：通过XRD仪器发射X射线，并接收衍射信号。

记录衍射图谱，包括衍射角和相对强度。

4. 数据分析：根据布拉格方程，计算晶面间距，并绘制应力-晶面间距曲线。

5. 应力计算：根据已知晶体结构和材料参数，利用应力-晶面间距曲线，将晶面间距的变化转化为应力值。

六、应力测试的应用领域XRD应力测试在材料科学领域有广泛的应用。

主要应用于以下方面：1. 金属材料研究：通过测试金属材料中的残余应力，可以评估材料的强度、韧性和耐久性。

2. 薄膜应力测试：薄膜在制备过程中容易产生应力，通过XRD应力测试可以帮助优化薄膜的成长过程。

3. 焊接接头质量评估：焊接过程中产生的残余应力会对焊接接头的性能产生影响，通过XRD应力测试可以评估焊接接头的质量。

X 射线应力测定技术预备知识一、X 射线的本质与产生1、X 射线的本质1895 年德国物理学家伦琴发现了 X 射线。

1912年德国物理学家劳埃等人成功地观察到 X 射线在晶体中的衍射现象，从而证实了 X 射线在本质上是一种电磁波。

依据电磁波的波长，从 3×10－4m 以上到10－13m 以下，可以把它们分别称为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线和宇宙射线 等（如图 1 所示）。

X 射线的波长范围在 10－12m ～ 10 － 8m 之间。

用于衍射分析的 X 射线波长通常在0.05nm ～0.25nm 范围，用于金属材料透视的 X 射线 波长为 0.1nm ～0.005 nm ，甚至更短。

实验证明，波长越长的电磁波，其波动性越明 显，波长越短的电磁波，其粒子性越明显。

X 射线 和可见光、紫外线同其它基本粒子一样都同时具有 波动性和粒子性二重特性。

正因为它们的具有波动 性，光的干涉衍射现象才得以圆满解释；也正因为 它们的粒子性，探测器才可以接收到一个个不连续的 图1、电磁波谱光量子。

反映波动性的波长λ、频率υ与反映粒子性 各个区域的上下限难以明确指定，本图中各种电磁波的边界是臆定的的光子能量ε之间存在以下关系： ε＝h υ＝hc/λ 式中 h 为普朗克常数，h ＝6.626×10－34J ·s ；c 为光速，也是 X 射线的传播速度，c ＝2.2998 ×108m/s 。

2、X 射线的产生 研究证明，当高速运动的电子束（即阴极射线）与物体碰撞时，他们的运动便急遽的 被阻止，从而失去所具有的动能，其中一小部分能量变成 X 射线的能量，发生 X 射线，而 大部分能量转变成热能，使物体温度升高。

从原则上讲，所有基本粒子（电子、中子、质子 等）其能量状态发生变化时，均伴随有 X 射线辐射。

通常使用的 X 射线都是从特制的 X 射 线管中产生的。

图 2 是 X 射线管的结构和产生 X 射线示意图。

应力测试仪操作方法
应力测试仪是一种常用的实验仪器，用于测定材料的应力-应变关系。

下面是应力测试仪的操作方法：
1. 将待测试的材料制备成标准的样品，确保其尺寸和形状符合测试要求。

2. 将样品放置在应力测试仪的工作台上，并根据测试要求调整夹持装置固定样品。

3. 打开测试仪的电源开关，并根据测试要求设置测试参数，如加载速度、加载范围等。

4. 确保测试仪的显示屏幕上显示正确的测试参数，并检查传感器和测量装置的连接是否正常。

5. 进行预加载校准，即通过加负荷使样品发生微小形变，然后松开负荷，样品应恢复到原来的形状。

6. 开始测试，根据测试要求逐渐加载样品，一般从较小的载荷开始，逐渐递增。

7. 在测试过程中，观察测试仪的显示屏幕上的数据，并记录下应力-应变曲线。

8. 如果需要，可以进行多次测试以获得更准确的结果。

9. 测试完成后，关闭测试仪的电源开关，取下样品，清理测试仪并恢复到初始状态。

10. 将测试数据整理并分析，得出测试结果。

以上是一般的应力测试仪的操作方法，具体的操作步骤可能会因不同型号的应力测试仪而有所差异。

使用前请务必仔细阅读并遵循相关的操作手册和安全指南。

射线应力分析仪安全操作及保养规程前言射线应力分析仪作为一种重要的测试仪器，具有广泛的应用领域，在工厂、实验室等场所都有一定程度的使用。

但是，由于这种仪器的射线辐射性质，因此需要严格的安全操作措施和保养规程。

本文将介绍射线应力分析仪的安全操作和保养规程，以此保障使用人员的生命安全以及仪器的正常运行。

安全操作1. 穿戴个人防护装备使用射线应力分析仪时，必须穿戴适当的个人防护装备，包括防护服、眼罩、手套等。

这些装备可以有效降低射线对人体的伤害，保护使用人员的身体健康。

在进行实验前，需要对这些装备进行检查，确保没有损坏或松动的情况，以免在使用过程中出现危险。

2. 保持仪器的清洁和整洁射线应力分析仪需要保持干净整洁的状态，以防在使用过程中出现灰尘和杂质等问题影响仪器的精度和测量结果。

因此，在进行实验前，需要将仪器表面和内部进行清洁和消毒，在使用后也要对仪器进行清洁，保证其长期使用。

3. 移动仪器时需小心射线应力分析仪由于具有一定的重量，并且仪器内部含有电子元器件，因此在移动仪器时需要小心。

在移动过程中，需要保持仪器平衡和稳定，避免碰撞和震动，以防止对仪器的损坏。

4. 离开仪器时需切断电源在离开使用射线应力分析仪时，需要将仪器的电源切断，并将其表面和内部进行清洁和消毒，确保下一次使用的正常运行。

5. 根据使用手册进行操作在使用射线应力分析仪前，需要仔细阅读使用手册，了解仪器的正确操作方式和注意事项，根据使用说明书进行操作，避免因误操作而对仪器和使用人员造成伤害。

保养规程1. 定期对仪器进行维护和保养射线应力分析仪需要定期进行维护和保养，以确保其正常运行和测量结果的准确性。

维护和保养包括清洁表面和内部、检查电子元器件、检查光学系统、调整仪器、更换易损件等。

2. 维护和保养需要由专业人员进行射线应力分析仪的维护和保养需要由专业人员进行，而且需要在专门的实验室或场所中进行。

这些专业人员需要具备一定的知识和技能，以确保维护和保养的正确性和有效性。

应力仪的使用流程1. 安装和连接•将应力仪的传感器插入待测试物体上，并确保插入牢固。

•将应力仪的数据采集器与电脑或移动设备连接，确保连接稳定。

2. 配置参数•打开与应力仪相应的软件或应用程序。

•在软件界面中选择应力仪的型号和相关参数。

•设置采样频率、记录时间等参数，根据需要进行相应调整。

3. 进行测试•点击软件界面中的“开始测试”按钮，开始记录数据。

•在测试过程中，应力仪将持续采集测试物体的应力数据。

•可以根据需要进行多次测试，以获得更准确的结果。

4. 停止测试•在测试完成后，点击软件界面中的“停止测试”按钮，结束数据采集。

•应力仪将停止记录数据，并将数据保存在电脑或移动设备中。

5. 分析和处理数据•打开数据分析软件或应用程序。

•导入应力仪记录的数据文件。

•进行数据处理和分析，可以生成应力曲线图、计算平均应力等。

6. 生成报告•根据数据分析结果，撰写测试报告。

•在报告中包括测试目的、方法、结果和结论等内容。

•可以将应力曲线图和其他图表插入报告中以支持分析和结论。

7. 维护和保养•在使用完应力仪后，拔出传感器，确保保存在干燥清洁的环境中。

•定期检查传感器和数据采集器的连接插头是否损坏。

•如有需要，进行数据采集设备的校准和维修。

8. 注意事项•在使用应力仪前，阅读并熟悉使用说明书。

•使用应力仪时，注意安全操作，避免对测试物体和仪器造成损坏。

•确保采集的数据准确性，避免环境因素对测试结果的影响。

以上为应力仪的使用流程，通过按照以上步骤进行操作，可以顺利完成应力测试任务，并得到准确可靠的测试结果。

在使用过程中，需要注意安全操作和设备的保养维护，以确保长期稳定的使用效果。

应力检测仪使用方法
嘿，朋友们！今天咱就来讲讲这个应力检测仪的使用方法哈。

你可别小瞧这玩意儿，它就像是个神奇的小侦探，能帮咱发现好多隐藏的秘密呢！
拿到应力检测仪，就像你得到了一把打开神秘大门的钥匙。

先看看它的外观，熟悉熟悉各个部件，这就跟认识新朋友一样，得先知道人家叫啥长啥样儿嘛。

然后呢，就是要给它找个合适的位置。

就好比你给自己找个舒服的座位，得让它能大展拳脚呀。

把它稳稳地放在要检测的地方，可别放歪了哦，不然它可就闹脾气啦！
接下来，就是开启它的魔法时刻啦！按下那个神奇的按钮，看着它的指示灯一闪一闪的，就好像在跟你说：“嘿，我开始工作啦！”这时候你就静静地等着，就像等待一场精彩的表演。

你说这应力检测仪像不像个超级敏感的小精灵呀？它能察觉到那些我们肉眼看不到的细微变化呢。

在使用的过程中，你可别毛毛躁躁的，要温柔对待它哦，不然它可不乐意好好工作呢。

就像你对待你心爱的宝贝一样，轻拿轻放。

哎呀，你想想，如果我们没有这个应力检测仪，那得多麻烦呀！好多问题可能就隐藏在那里，等着给我们找麻烦呢。

有了它，我们就能提前发现问题，及时解决，多棒呀！
而且哦，使用它的时候也要注意周围的环境，可别在太嘈杂或者太乱的地方，不然它也会分心的啦。

等检测完了，可别就把它扔一边不管啦。

就像你用完东西得归位一样，把它好好地收起来，下次要用的时候就能一下子找到啦。

总之呢，这个应力检测仪就是我们的好帮手，只要我们好好使用它，它就能给我们带来很多惊喜和帮助呢！大家可一定要记住这些使用方法哦，让我们和应力检测仪一起愉快地工作吧！。