【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体材料织构测量，具体地，涉及一种针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法及系统。
技术介绍
1、材料内部的晶粒尺度的三维内应力场对材料微观结构的演化存在一定影响，进而影响多晶材料的宏观性能。然而对于多晶材料内应力的中子衍射测量多数局限于对加载方向和垂直于拉伸方向等进行不同晶面应变测试，这种方法无法区分不同取向的晶粒族，测试得到的应变值也只是该方向的正应变。因此需要一种方法测试特定取向晶粒族的三阶应力张量。
2、现有技术中(2002年4月的期刊acta materialia第1717-1734页公开了应变取向分布函数法；2010年1月的期刊acta materialia第499-509页公开了晶粒取向法；)的晶粒取向法可实现材料中不同织构分量的三维内应力场的检测和分析，但是以上提及的所有科技论文及专利所提及的方法均局限于立方晶系的三阶应力测试，对于另外较为常见的六方晶系的晶体的应力测试并未涉及。
3、专利文献cn104764758b公开了一种利用机械臂实现晶体内部织构的中子衍射测量方法，利用机械臂实现晶体内部织构的中子衍射测量方法，使用可编程机械臂作为样品台与欧拉环相比具有更大的灵活性。同时，使用串口线连接机械臂与数据获取计算机。但该专利技术没有解决六方晶系不同织构分量的三维内应力场检测的短板。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一
3、步骤s1：确定待测材料的组成相及其晶体结构类型，检测待测材料的织构；
4、步骤s2：确定需检测三维内应力场的待测织构分量及其待测晶面，计算待测织构分量的待测晶面相对待测样品的具体方向关系；
5、步骤s3：中子衍射数据采集，获得所有对应的待测的晶面的中子衍射信号；
6、步骤s4：计算材料不同织构分量的三维内应力场。
7、优选地，在所述步骤s1中：
8、确定待测材料的组成相及其晶体结构类型，确定待测材料为单相或多相材料及各相的晶体结构类型，确定中子衍射检测待测材料的晶面；
9、检测待测材料的织构，待测材料不同织构分量的三维内应力场的实验方案设计依托于待测材料的织构信息。
10、优选地，在所述步骤s2中：
11、确定需检测三维内应力场的待测织构分量及其待测晶面，计算待测织构分量的待测晶面相对待测样品的具体方向关系；
12、根据待测材料的织构信息以及研究所需，选取需检测三维内应力场的待测织构分量(hkil)[uvtw]，该织构分量所占的体积分数不小于5％；
13、根据待测织构分量，确定待测织构分量的待测晶面(hkil)，检测织构分量的三维内应力场，检测其q个线性无关的晶面应变，其中q≥10；
14、根据待测织构分量的待测晶面(hkil)，计算待测晶面相对于样品的方向法向nd，轧制方向rd以及横向td为样品坐标系下的三个单位方向，将待测晶面(hkil)的法向n与nd方向的夹角定为χ，晶面法向n在td-rd平面内的投影与rd方向的夹角定为角；
15、对于立方晶系而言，对织构分量(hkl)[uvw]而言，其晶面(hkl)的法向与nd方向平行，[uvw]晶向与rd方向平行，夹角使用待测晶面法向n在垂直于(hkl)方向的平面上的投影与方向(uvw)的夹角表示，由此确定待测织构分量(hkl)[uvw]的待测晶面(hkl)相对于样品的方向
16、在六方晶系中，将六方晶系中定义的晶面指数以及晶向指数转化到立方坐标系中，再使用立方晶系的计算方法计算出待测晶面(hkl)相对于样品的方向定义对应的立方坐标系，采用六方晶系内的立方坐标系定义：对于六方晶系的任意晶面指数或晶向指数(hkil)hex，在定义的立方坐标系中，其等效的晶面指数或晶向指数为：
17、(hkl)cub＝th-c·(hkil)hex
18、其中，(100)，(010)和(001)表示在立方坐标系下的单位向量，下标cub表示立方坐标系，和表示在六方晶系内的向量，其下标hex表示六方晶系；γ为六方晶系中晶体常数c与a的比值，即γ＝c/a；在六方晶系内定义一个立方坐标系，将六方晶系内的向量定义为立方坐标系的(100)单位向量；th-c为两种坐标系的转换矩阵，对于晶面指数和晶向指数的转换矩阵有差别，对于晶面指数而言，转换矩阵为：
19、
20、而对于晶向指数而言，转换矩阵为：
21、
22、将待测晶面(hkil)，待测织构分量(hkil)[uvtw]转换到立方晶系中，再求解待测织构分量(hkil)[uvtw]的待测晶面(hkil)相对于样品的方向
23、优选地，在所述步骤s3中：
24、根据确定的待测织构分量(hkil)[uvtw]的待测晶面(hkil)的晶面间距d(hkil)和入射中子波长λ，利用布拉格衍射定律2d(hkil)sinθ(hkil)＝nλ计算得到衍射角2θ(hkil)，移动探测器到指定的2θ(hkil)角；n为任意整数；
25、根据确定的待测织构分量(hkil)[uvtw]的待测晶面(hkil)相对于样品的方向转动欧拉环至对应位置，依据信噪比要求设置测量时长或中子计数，检测中子衍射信号；
26、重复步骤s3，获得所有对应的q个待测的晶面的中子衍射信号，若开展原位中子衍射实验，待原位加载条件达到设定值，重复步骤s3。
27、优选地，在所述步骤s4中：
28、步骤s4.1：计算晶体坐标系下织构分量的三维内应力场；
29、选取根据确定的待测织构分量(hkil)[uvtw]的待测晶面(hkil)的衍射数据，进行拟合得到衍射角2θ(hkil)，根据衍射角的变化求得该晶面的应变εhkil：
30、
31、其中，ε(hkil)为晶面(hkil)的晶格应变，θ(hkil)，0为晶面(hkil)的在无应力状态下对应的衍射角；
32、织构分量的三维内应力场使用二阶应力张量表示：
33、
34、对于立方晶系而言，(hkl)晶面应变与织构分量的三维应力场具有以下关系：
35、
36、x，y，z分别为(hkl)晶面法向与坐标轴三个单位向量的夹角的余弦值，上标c表示在晶体坐标系下，将得到的相应织构分量的(hkl)晶面应变εhkl，根据式(3)建立q个六元一次线性方程，该方程为超定方程，不具有解析解，采用多元线性回归方法得到六个应变张量分量的最小二乘解，应变张量的解为：
37、ε＝(mtm)-1mtb (4)
38、其中，
39、
40、b＝(εhkl，1，εhkl，2，…，εhkl，p，…，εh本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤S1中：
3.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤S2中：
4.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤S3中：
5.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤S4中：
6.一种针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试系统，其特征在于，在所述模块M1中：
8.根据权利要求6所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试系统，其特征在于，在所述模块M2中：
9.根据权利要求6所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试系统，其特征在于，在所述模块M3中：
10.根据权利要求6所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试系统，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤s1中：
3.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤s2中：
4.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤s3中：
5.根据权利要求1所述的针对六方晶系晶间应力的中子衍射测试方法，其特征在于，在所述步骤s4中：
...【专利技术属性】
技术研发人员：钟圣怡，翟昊宇，林皓，尚晓晴，李玲，鲍一晨，刘刚，王世杰，唐熠彬，李浩，刘全山，周伟，张新生，陈玉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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