Q這篇文章主要講的什么內(nèi)容？A

應力測試你已經(jīng)知道的和不知道的，這里都有講，閱讀后你一定能get到新的技能！

1

應力的產(chǎn)生

 應力的產(chǎn)生是因為材料中發(fā)生了不均勻的彈性變形或者彈塑性變形造成的。原因來自于三個方面：

    1、冷熱變形時沿截面塑性變形不均勻

    2、零件加熱、冷卻時，體積內(nèi)溫度分布不均勻

    3、加熱、冷卻時，零件界面內(nèi)相變過程不均勻?

?

▲VANTEC-500 Detector

2

應力的分類

根據(jù)德國學者馬赫勞赫對應力的分類如下：

        第|類內(nèi)應力稱為殘余應力。是存在于較大材料區(qū)域范圍（很多晶粒范圍）內(nèi)的應力，是各個晶粒數(shù)值不等的內(nèi)應力在很多晶粒范圍內(nèi)的平均值。衍射譜線的位移。

        第||類內(nèi)應力稱為微觀應力。是在較小材料其余范圍內(nèi)（一個晶?；蚓Я?nèi)）的應力：既可能造成衍射譜線的寬化，也可能造成衍射譜線的位移。

        第|||類內(nèi)應力稱為晶格畸變應力或者超微觀應力。存在于極小區(qū)域范圍內(nèi)（幾個原子間距內(nèi)）。帶來衍射譜線強度的降低。

?第|類內(nèi)應力稱為Macrostress，第||類內(nèi)應力和第|||類內(nèi)應力稱為Microstress。

        Macrostress可通過X射線衍射方法根據(jù)衍射峰位置的移動測得。Microstress可根據(jù)峰寬和峰強的變化通過TOPAS軟件擬合得到。

3

殘余應力的測試方法及其假設

通常的測試的是第|類內(nèi)應力即殘余應力。測試時以及后續(xù)的分析都需要滿足下面的條件：

       1、X射線光斑覆蓋多個晶粒

       2、外加樣品形變與晶格變化相一致

       3、X射線照射的薄層處于平面應力狀態(tài)，即沿樣品表面法線方向的應力分量為零。

       波長的選擇：盡量選擇長波長光源（例如Cr靶，Kα1=0.2289nm）進行測試。因為長波長光源透射深度較小，可盡量避免應力隨樣品表面深度方向發(fā)生的梯度變化。而在晶格應變一定的情況下，高角度衍射峰的位移更明顯，測試結(jié)果也更準確。更為重要的是，樣品的置位誤差對高角度衍射峰的位置影響比低角度衍射峰小。

另外，

      1、粗晶樣品一般選擇短波長。

      2、若研究的加工影響層很薄，則應該選擇波長較長的X射線。

衍射峰的選擇：盡量選擇高角度（2?>90?）多重性因子較高的衍射峰進行應力的測試。

根據(jù)殘余應力測試的歐洲標準，常見材料應力測試所使用的光源和衍射峰如下：

    測試時間：建議峰的強度在1000個點數(shù)以上。測試應力的誤差跟測試時的半高寬和峰的強度都有關(guān)系。峰強越高，誤差越小。

塊體測試的測傾法及結(jié)果：測傾法是目前采用較多的測試應力的方法。跟其優(yōu)點如下：

      1、不需要吸收矯正

      2、可使用較低衍射角測試應力

      3、可擴大ψ角的設置范圍，提高測試的準確性

?

      如圖1所示：ε_ΨΦ與sin²_Ψ成線性關(guān)系，斜率即是應力。圖2的情況是因為出現(xiàn)了切向力。圖4是由于材料中出現(xiàn)了織構(gòu)。

      薄膜測試的掠入射方法及配置：當材料近表層存在陡峭應力梯度時會出現(xiàn)圖3所示的情況。可采用薄膜應力的測試方法，即掠入射的方法進行。

      從圖5可以看出，介于140-145度之間的衍射峰隨著入射角度的改變而移動，說明樣品表層應力梯度的存在。使用Leptos軟件可以得到類似下圖的應力隨深度的變化圖：

4

殘余應力的釋放

      殘余應力的釋放存在內(nèi)在驅(qū)動力。驅(qū)動力來源于有殘余應力存在的材料都偏離了低能量穩(wěn)定態(tài)。熱力學上高能量的組織狀態(tài)總將趨向于低能量的平衡態(tài)。無外載的情況下室溫長期保存后機件的殘余應力基本沒有變化。

      1、殘余應力隨溫度的升高而不斷降低。金屬材料的加熱溫度超過再結(jié)晶溫度時，殘余應力*松弛。

      2、靜載荷或者循環(huán)載荷均可造成殘余應力的松弛。