一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法技术

本发明专利技术公开了一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法，X射线源和探测器分布在样品的两侧，光路为透射式，在测量时，通过转动欧拉环以改变Ψ角，测试不同Ψ角下的衍射角2θ，通过拟合衍射角2θ‑sin

【技术实现步骤摘要】
一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法
本专利技术涉及X射线应力测试
，特别是涉及一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法。
技术介绍
短波长特征X射线衍射技术利用X射线管作为辐射源，能够无损检测材料工件内部残余应力、织构和物相等。相比于中子衍射技术和高能同步辐射的短波长X射线衍射技术，应用短波长特征X射线衍射技术的成本更低、维护费用少。短波长特征X射线衍射技术是采用重金属靶X射线管发出的强穿透性特征X射线，如WKα、AuKα、AgKα、UKα、WKβ等，无损测量衍射仪圆的圆心处物质的衍射谱，进而计算出样品的应力等。但是在现有技术中，存在衍射强度易受衍射角的影响、样品根部应力受限于衍射几何难以测量等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试新方法，而现有测试技术改变Ψ角时，样品旋转和探测器旋转在同一个平面内，存在衍射强度易受衍射角的影响、样品根部应力难以测量等缺点。为解决上述技术问题，本专利技术在假定样品距表面一定距离的Y方向的应力为0MPa的基础上，提供一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法，包括：入射X射线与衍射X射线分别位于样品的两侧，形成透射式的光路。将待测试样品固定于试样架上，以通过所述试样架将所述待测试样品置于射线源的出射方向与欧拉环转动轴线的交点；所述试样架与所述欧拉环连接，所述欧拉环带动所述试样架绕所述欧拉环转动轴线转动；转动欧拉环，带动试样架转动至预设Ψ角；当试样架与所述欧拉环相对固定时，开启所述射线源发射短波长特征X射线照射所述待测试样品，并通过转动测角仪带动探测器绕所述衍射仪圆圆心转动接收衍射X射线，以获取衍射谱；所述探测器与所述射线源位于同一水平面，所述探测器沿所述水平面绕所述测角仪圆心所在的竖直轴线转动，入射准直器的射线出射方向、接收准直器的射线入射方向、欧拉环转动轴线、测角仪转动轴线相交于一点；在获取所述衍射谱之后，判断所述试样架当前的Ψ角是否为最终Ψ角；若否，则将所述预设Ψ角更新为下一预设Ψ角，并执行所述转动欧拉环，带动试样架至预设Ψ角，至开启所述射线源发射特征X射线照射所述待测试样品，并转动测角仪带动探测器转动接收衍射X射线，以获取衍射谱的步骤；根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品的残余应力。可选的，所述射线源包括射线发生装置和入射准直器，所述射线发生装置的出射口指向所述入射准直器，所述入射准直器的出射口指向所述欧拉环的转动轴线；所述探测器包括射线接收装置和接收准直器，所述接收准直器的接收口指向所述射线源的出射方向与所述欧拉环转动轴线的交点，所述射线接收装置的接收口指向所述接收准直器的出射口。可选的，所述入射准直器的通光宽度的取值范围为10μm至200μm，包括端点值；所述接收准直器的通光宽度的取值范围为10μm至200μm，包括端点值。可选的，所述射线源的出射方向指向所述入射准直器的射线出射方向、接收准直器的射线入射方向、欧拉环转动轴线、测角仪转动轴线的交点；可选的，所述当试样架与所述欧拉环相对固定时，开启所述射线源发射短波长特征X射线照射所述待测试样品，并转动测角仪带动所述探测器绕所述测角仪圆心转动接收衍射X射线，以测量衍射角包括：当试样架与所述欧拉环相对固定时，开启所述射线源发射短波长特征X射线照射所述待测试样品，转动测角仪带动所述探测器转动接收衍射X射线，并通过测角仪测量衍射角，获取衍射谱；所述测角仪与所述探测器通过探测器支架固定连接。可选的，所述转动欧拉环，带动试样架转动至预设位置，以形成预设Ψ角包括：转动欧拉环，通过定位部将试样架置于欧拉环的预设位置，以形成预设Ψ角；所述定位部与所述试样架连接。所述根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品的残余应力包括：根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品在所述测试部位的残余应力；在根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品的残余应力之后，还包括：判断所述待测试样品当前测量应力的测试部位是否为最终测试部位；若否，则将所述预设测试部位更新为下一预设测试部位，至根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品在所述预设测试部位的残余应力的步骤；根据多个所述残余应力数据绘制所述待测试样品的残余应力分布曲线。本专利技术所提供的一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试新方法，X射线源和探测器分布在样品的两侧，光路为透射式，在测量时，会通过欧拉环转动带动试样转动以改变Ψ角，从而通过短波长特征X射线衍射透射式侧倾法测试分析样品的内部残余应力，测试过程中试样架转动平面与探测器转动平面相互垂直。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试装置的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的残余应力测试方法几何关系示意图；图4为本专利技术实施例所提供的一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法的流程图；图5为Fe(110)衍射晶面得到的2θhkl-sin2Ψhkl示意图；图6为本专利技术实施例所提供的一种具体的短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法的流程图；图7为测试时衍射体积位置示意图；图8为马氏体钢表面滚压试样残余应力分布图。图中：1.射线源、11.射线发生装置、12.入射准直器、2.欧拉环、3.探测器、31.射线接收装置、32.接收准直器、4.试样架。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法。在现有技术中，需要改变Ψ角以测量待测试样品的应力，目前的技术中改变Ψ角时，样品旋转和探测器旋转在同一个平面内，存在部分样品难以测试等缺点。本专利技术所提供的一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法，X射线源和探测器分布在样品的两侧，光路为透射式，在测量时，会通过欧拉环转动带动试样转动以改变Ψ角，从而基于短波长特征X射线衍射透射式侧倾法计算测试样品的残余应力，测试时Ψ角转动方向所在平面与探测器转动方向所在平面相互垂直。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图2以及图3，图1为本专利技术实施例所提供的一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试装置的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法，其特征在于，包括：/n入射X射线与衍射X射线分别位于样品的两侧，形成透射式的光路。/n将待测试样品固定于试样架上，以通过所述试样架将所述待测试样品置于射线源的出射方向与欧拉环转动轴线的交点；所述试样架与所述欧拉环连接，所述欧拉环带动所述试样架绕所述欧拉环转动轴线转动；/n转动欧拉环，带动试样架转动至预设Ψ角；/n当试样架与所述欧拉环相对固定时，开启所述射线源发射短波长特征X射线照射所述待测样品，并通过转动测角仪带动探测器绕所述衍射仪圆圆心转动接收衍射X射线，以获取衍射谱；所述探测器与所述射线源位于同一水平面，所述探测器沿所述水平面绕所述测角仪圆心所在的竖直轴线转动，入射准直器的射线出射方向、接收准直器的射线入射方向、欧拉环转动轴线、测角仪转动轴线相交于一点，该点即为衍射体积中心；/n在获取所述衍射谱之后，判断所述试样架当前的Ψ角是否为最终Ψ角；若否，则将所述预设Ψ角更新为下一预设Ψ角，并执行所述转动欧拉环，带动试样架至下一预设Ψ角，至开启所述射线源发射特征X射线照射所述待测试样品，并转动测角仪带动探测器转动接收衍射X射线，以获取衍射谱的步骤；/n根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品的残余应力。/n...

【技术特征摘要】
1.一种短波长特征X射线内部残余应力无损测试方法，其特征在于，包括：
入射X射线与衍射X射线分别位于样品的两侧，形成透射式的光路。
将待测试样品固定于试样架上，以通过所述试样架将所述待测试样品置于射线源的出射方向与欧拉环转动轴线的交点；所述试样架与所述欧拉环连接，所述欧拉环带动所述试样架绕所述欧拉环转动轴线转动；
转动欧拉环，带动试样架转动至预设Ψ角；
当试样架与所述欧拉环相对固定时，开启所述射线源发射短波长特征X射线照射所述待测样品，并通过转动测角仪带动探测器绕所述衍射仪圆圆心转动接收衍射X射线，以获取衍射谱；所述探测器与所述射线源位于同一水平面，所述探测器沿所述水平面绕所述测角仪圆心所在的竖直轴线转动，入射准直器的射线出射方向、接收准直器的射线入射方向、欧拉环转动轴线、测角仪转动轴线相交于一点，该点即为衍射体积中心；
在获取所述衍射谱之后，判断所述试样架当前的Ψ角是否为最终Ψ角；若否，则将所述预设Ψ角更新为下一预设Ψ角，并执行所述转动欧拉环，带动试样架至下一预设Ψ角，至开启所述射线源发射特征X射线照射所述待测试样品，并转动测角仪带动探测器转动接收衍射X射线，以获取衍射谱的步骤；
根据所述衍射谱定峰结果和所述Ψ角计算所述待测试样品的残余应力。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射线源包括射线发生装置和入射准直器，所述射线发生装置的出射口指向所述入射准直器，所述入射准直器的出射口指向所述欧拉环的转动轴线；所述探测器包括射线接收装置和接收准直器，所述接收准直器的接收口指向所述射线源的出射方向与所述欧拉环转动轴线的交点，所述射线接收装置的接收口指向所述接收准直器的出射口。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述入射准直器的通光宽度的取值范围为10μm至200μm，包括端点值；所述接收准直器的通光宽度的取值范围为10μm至200μm，包括端点值。

【专利技术属性】
技术研发人员：郑林，窦世涛，张伦武，张津，车路长，王成章，周堃，何长光，彭正坤，封先河，陈新，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50