[发明专利]一种快速测定镍基单晶高温合金内应力的方法

说明书

本发明公开了一种快速测定镍基单晶高温合金内应力的方法，属于材料性能测试技术领域。所述方法，首先选取晶面族，转动待测样品，记录此晶面族所有发生衍射的位置及所对应的晶面的密勒指数；对极图上每一衍射位置的周围进行θ‑2θ扫描，记录每一衍射位置衍射强度最强峰所对应的位置并标定出所对应的晶面的密勒指数以及其对应的θ‑2θ衍射峰；运用布拉格定律求得此时的晶面间距；进行数据处理得到镍基单晶高温合金内应力的大小和方向。本发明适用于任何取向的试样，实现了单晶体晶体取向测定与应力测定一体化；自动化的操作流程以及程序化的数据处理过程提高了工作效率。

技术领域

本发明属于材料性能测试技术领域，涉及一种基于X射线的快速测定镍基单晶高温合金内应力的方法和装置，可实现复杂样件的快速自动化检测。

背景技术

作为航空发动机涡轮叶片的使用材料，镍基单晶高温合金的残余应力问题一直被关注。残余应力的存在会影响材料本身的使用性能，比如降低疲劳寿命和产生再结晶，因此对于镍基单晶高温合金管内应力的定量化分析非常重要。现阶段应用在镍基单晶高温合金应力测定的设备大多偏于实验研究，精度虽高但自动化程度低，而且对于形状较为复杂的试样测定困难。随着对镍基单晶高温合金使用性能的要求越来越高，大量的应力数据需要被测得，以期对镍基高温合金的综合性能有更深的理解。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种快速测定镍基单晶高温合金内应力的方法，利用机械手结合电脑编程及配合传动装置以达到对形状较为复杂的样件进行内应力的自动化测定过程。是一种工程化单晶体取向的测量方法，主要目的是实现基于X射线快速测定镍基单晶高温合金内应力。

本发明提供一种快速测定镍基单晶高温合金内应力的方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，对待测样品需要测定的部位进行局部电化学抛光；

第二步，将待测样品需要测定的部位置于SCP点，在样品坐标系(X_S，Y_S，Z_S)内标定晶体坐标系(X_C，Y_C，Z_C)；

第三步，参考所测定取向以及标准极图，选取晶面族{h,k,l}，根据PDF2-2004X射线衍射标准卡片查询该材料晶面族{h,k,l}的2θ衍射角，使X射线发生器、X射线接收器与A₀线的夹角分别为(90°-θ)。六轴机械转动平台转动，使待测样品每以B₀线为轴转动2.5°后，以 Z_s坐标轴为轴转动360°。以B₀线为轴进行转动的范围是ψ[30°,90°]，以Z_S坐标轴为轴转动时的步长为2.5°；记录下此晶面族所有发生衍射的位置i＝1,2…N，N为测得的位置个数；依据这些衍射位置绘制晶面族{h,k,l}的极图，并标定每一衍射位置所对应的晶面的密勒指数(h,k,l)。

第四步，分别对上述极图上每一衍射位置的周围进行θ-2θ扫描，扫描区间为 [ψ_i-0.5°，ψ_i+0.5°]，步长为0.2°。记录每一衍射位置衍射强度最强峰所对应的位置并称此位置为最强衍射位置，且记录下此θ-2θ衍射峰。

第五步，重新选取一个晶面族{l,m,n}，重复第三步和第四步。

第六步，得到至少7个最强衍射位置并标定出每一最强衍射位置所对应的晶面的密勒指数(h,k,l)及晶面指数(l,m,n)以及记录下其对应的θ-2θ衍射峰。

第七步，对所得的所有衍射峰进行分峰拟合，衍射峰的重心位置对应的2θ(Grav)角被定义为此衍射峰的衍射角，运用布拉格定律求得此时的晶面间距d_i，i＝1,2,…,N，N≥7。所述的分峰拟合采用Gaussian或Voigt函数。