ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5
ет важное значение в практике, так как позволяет значительно по-
вышать надежность изделий в эксплуатации.
Основой рентгеноструктурного метода определения зональ-
ных искажений является то, что все атомные плоскости во всех кри-
сталлитах поликристалла, одинаково ориентированные по отноше-
нию к действующим упругим силам, однородно меняют свои меж-
плоскостные расстояния (для них
d
d∆
= const ).
Напряжения на поверхности образца (рис. 1) можно разло-
жить на главные (σ
1
, σ
2
и σ
3
), которые являются нормальными и
тангенциальными (к поверхности образца).
Рис. 1. Угловые соотношения между главными напряжениями
σ
1
,
σ
2
,
σ
3
,
измеряемым напряжением
σ
ϕ
и координатными осями х, у, z
Нормальная составляющая напряжения σ
3
нa поверхности рав-
на нулю. Строго говоря, σ
3
= 0 только при плосконапряженном со-
стоянии, но в большинстве случаев величиной σ
3
можно пренебречь.
Упругая деформация в поверхностных слоях образца в на-
правлении, перпендикулярном поверхности образца, будет
)(
E
21
σ+σ
µ
−=ε , (1)
где Е – модуль упругости (модуль Юнга);
µ
– коэффициент Пуассона.
6
Если напряжения σ
1
и σ
2
–
растягивающие, то
ε
будет дефор-
мацией сжатия и наоборот. Чтобы определить
ε
, необходимо найти
величину изменения межплоскостных расстояний d в атомных
плоскостях, параллельных поверхности образца, поскольку
ε
=
d
d∆
.
В этом случае
)(
E
d
d
21
σ+σ
µ
−=
∆
или
d
dE
)(
∆
µ
−=σ+σ
21
. (2)
Определение
d
d∆
может быть произведено съемкой рентгено-
грамм с поверхности ненапряженного и напряженного образцов.
При этом должны быть соблюдены следующие условия:
1. Излучение и отражающие плоскости должны быть подоб-
раны так, чтобы угол отражения был максимально близок к 83–85°
(практически он равен 75–85°).
Рекомендуемые излучения для разных металлов и сплавов да-
ны в таблицах
приложения [2].
2. Линии рентгенограммы должны быть острыми и четкими.
Для этого следует пользоваться малыми диафрагмами и хорошо
подготавливать поверхность образцов.
Ошибка в нахождении d = ±0,0001 кХ может привести при
съемке стальных образцов к ошибке в определении σ
1
+ σ
2
= 1,7
кг/мм
2
.
Более сложной является задача определения величины напря-
жения, действующего на поверхности в данном конкретном направ-
лении (напряжение σ
ϕ
, см. рис. 1).
Экспериментально задача анализа макронапряжений сводится
к точному определению межплоскостных расстояний. Существует
ряд методик определения напряжений I-рода при съемке дебаеграмм
и рентгенограмм, суть некоторых приведена ниже:
1. При определении суммы главных напряжений используют
соотношение:
σ
1
+
σ
2
=
−Ε
/
µ
[( d
⊥
– d
0
) / d
0
],
где d
0
– межплоскостное расстояние для ненапряженного материала;
ет важное значение в практике, так как позволяет значительно по- Если напряжения σ1 и σ2 – растягивающие, то ε будет дефор-
вышать надежность изделий в эксплуатации. мацией сжатия и наоборот. Чтобы определить ε, необходимо найти
Основой рентгеноструктурного метода определения зональ- величину изменения межплоскостных расстояний d в атомных
ных искажений является то, что все атомные плоскости во всех кри- ∆d
сталлитах поликристалла, одинаково ориентированные по отноше- плоскостях, параллельных поверхности образца, поскольку ε = .
d
нию к действующим упругим силам, однородно меняют свои меж- В этом случае
∆d ∆d µ
плоскостные расстояния (для них = const ). = − ( σ1 + σ 2 )
d d E
Напряжения на поверхности образца (рис. 1) можно разло- или
жить на главные (σ1, σ2 и σ3), которые являются нормальными и E ∆d
( σ1 + σ 2 ) = − . (2)
тангенциальными (к поверхности образца). µ d
∆d
Определение может быть произведено съемкой рентгено-
d
грамм с поверхности ненапряженного и напряженного образцов.
При этом должны быть соблюдены следующие условия:
1. Излучение и отражающие плоскости должны быть подоб-
раны так, чтобы угол отражения был максимально близок к 83–85°
(практически он равен 75–85°).
Рекомендуемые излучения для разных металлов и сплавов да-
ны в таблицах приложения [2].
2. Линии рентгенограммы должны быть острыми и четкими.
Для этого следует пользоваться малыми диафрагмами и хорошо
подготавливать поверхность образцов.
Ошибка в нахождении d = ±0,0001 кХ может привести при
съемке стальных образцов к ошибке в определении σ1 + σ2 = 1,7
Рис. 1. Угловые соотношения между главными напряжениями σ1, σ2, σ3, кг/мм2.
измеряемым напряжением σϕ и координатными осями х, у, z Более сложной является задача определения величины напря-
жения, действующего на поверхности в данном конкретном направ-
Нормальная составляющая напряжения σ3 нa поверхности рав- лении (напряжение σϕ, см. рис. 1).
на нулю. Строго говоря, σ3 = 0 только при плосконапряженном со- Экспериментально задача анализа макронапряжений сводится
стоянии, но в большинстве случаев величиной σ3 можно пренебречь. к точному определению межплоскостных расстояний. Существует
Упругая деформация в поверхностных слоях образца в на- ряд методик определения напряжений I-рода при съемке дебаеграмм
правлении, перпендикулярном поверхности образца, будет и рентгенограмм, суть некоторых приведена ниже:
µ 1. При определении суммы главных напряжений используют
ε=− ( σ1 + σ 2 ) , (1) соотношение:
E
где Е – модуль упругости (модуль Юнга); µ – коэффициент Пуассона. σ1 + σ2 = −Ε / µ [( d⊥– d0) / d0],
где d0 – межплоскостное расстояние для ненапряженного материала;
5 6
