產(chǎn)品樣本應(yīng)用文章
齒輪廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備和機(jī)器，如汽車(chē)、飛機(jī)、機(jī)床等。通過(guò)改變齒數(shù)和模數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)齒輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足不同的機(jī)械系統(tǒng)要求。 本文使用GNR公司STRESS-X殘余應(yīng)力分析儀對(duì)車(chē)用軸承附件齒輪進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)估齒輪使用情況。
固溶溫度對(duì)TC4鈦合金殘余應(yīng)力的影響如圖所示，從圖中我們明顯發(fā)現(xiàn)，在Tβ以下時(shí)，隨著固溶溫度的升高，殘余應(yīng)力也緩慢增加；但是超過(guò)Tβ時(shí)，殘余應(yīng)力則又下降了，甚至低于945°C固溶后得到的組織的殘余應(yīng)力。由于這些殘余應(yīng)力都是在應(yīng)力松弛以后測(cè)得的，而且這些試樣的固溶溫度差別相對(duì)于九百多度的固溶溫度來(lái)說(shuō)可以忽略，它們固溶以后的冷卻方式也相同的，所以認(rèn)為945°C、955°C和965°C固溶后得到的雙態(tài)組織的殘余應(yīng)力的差別主要是由于組織內(nèi)部相的變化造成的。這三種組織的殘余應(yīng)力與975°C固溶后得到的魏氏組織的殘余應(yīng)力差別，不僅與組織內(nèi)部的相的差別有關(guān)，還與不同組織的抗應(yīng)力松弛能力不同有很大關(guān)系。 三種雙態(tài)組織由于高溫時(shí)不穩(wěn)定的β相比例不同，所以在隨后空冷過(guò)程中，由高溫β相轉(zhuǎn)變成α相和低溫β相量也不同。而α相具有密排六方結(jié)構(gòu)，致密度為0.7405，β相為體心立方結(jié)構(gòu)，致密度為0.6801。所以在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中必然會(huì)導(dǎo)致晶格畸變?？绽溆譀](méi)有爐冷時(shí)那樣充足的協(xié)調(diào)組織變化的時(shí)間，同時(shí)，初生α相在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中不發(fā)生變化，其阻礙了組織的協(xié)調(diào)。從而導(dǎo)致了這三種條件下得到的組織的殘余應(yīng)力的不同。 975°C固溶后得到的魏氏組織的殘余應(yīng)力之所以降低了，一方面因?yàn)樵诘蜏貤l件下，其應(yīng)力松弛能力強(qiáng)于雙態(tài)組織，另一方面其組織完全是由高溫β相轉(zhuǎn)變成α相和低溫β相，沒(méi)有初生α相的阻礙。所以此組織的殘余應(yīng)力較低。
Ｘ射線(xiàn)衍射技術(shù)是目前研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)有效的無(wú)損檢測(cè)方法之一，在物理、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。多晶材料在經(jīng)過(guò)形變、相變等過(guò)程后，材料內(nèi)部晶粒會(huì)發(fā)生晶格應(yīng)變，晶格應(yīng)變會(huì)使晶面間距發(fā)生變化。根據(jù)布拉格方程可知，晶面間距的變化會(huì)導(dǎo)致衍射角度的變化，通過(guò)測(cè)定特定晶面在不同方位角的衍射角變化，可以計(jì)算出材料的應(yīng)力。 在相同測(cè)試條件下，對(duì)不同晶粒尺寸的材料進(jìn)行測(cè)試，晶粒尺寸較大的材料會(huì)出現(xiàn)較大的線(xiàn)性偏差，導(dǎo)致其殘余應(yīng)力的測(cè)試結(jié)果不可靠。因此，不同晶粒尺寸的材料需選用合適的測(cè)試參數(shù)。 利用Ｘ射線(xiàn)衍射法測(cè)試材料的殘余應(yīng)力，需要足夠多的晶粒參與衍射，才能得到準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試結(jié)果。增加參與衍射晶粒數(shù)目的方法有增大準(zhǔn)直管直徑法和搖擺法。準(zhǔn)直管直徑的大小決定了射出的Ｘ射線(xiàn)數(shù)量，增大準(zhǔn)直管直徑可以直接增大Ｘ射線(xiàn)照射在材料表面的面積。搖擺法是在探測(cè)器接收衍射信號(hào)的過(guò)程中，使Ｘ射線(xiàn)管和探測(cè)器在試樣表面法線(xiàn)與應(yīng)力測(cè)試方向所構(gòu)成的psi平面內(nèi)左右搖擺一定的角度，獲得的衍射峰形是在擺動(dòng)范圍內(nèi)的各個(gè)角度下獲得衍射峰線(xiàn)性疊加的結(jié)果。 衍射峰曲線(xiàn)是由材料表面參與衍射的晶粒累加而成。細(xì)晶材料的晶粒尺寸較小，在測(cè)試面積相同的條件下，參加衍射的晶粒較多，衍射峰峰形飽滿(mǎn)完整且對(duì)稱(chēng)性好，從而使其測(cè)試結(jié)果的線(xiàn)性偏差較小。較大晶粒材料在測(cè)試面積相同的條件下，參與衍射的晶粒較少，衍射晶面法線(xiàn)在空間不呈連續(xù)分布，無(wú)法得到挑高飽滿(mǎn)的衍射峰峰形，對(duì)定峰的準(zhǔn)確性有一定影響，從而影響數(shù)據(jù)擬合的準(zhǔn)確性。 準(zhǔn)直管直徑和擺動(dòng)角度對(duì)無(wú)應(yīng)力粉末及細(xì)晶材料的殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果影響不大，對(duì)較大晶粒材料的殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果影響較大；增大準(zhǔn)直管直徑和采用擺動(dòng)法可以增加參與衍射的晶粒數(shù)量，提高衍射峰的強(qiáng)度，有利于擬合計(jì)算；采用較大的準(zhǔn)直管直徑并增大擺動(dòng)角度，可以改善較大晶粒材料衍射峰峰形及對(duì)稱(chēng)性，提高殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
1. α相的化學(xué)成分 α相是一種穩(wěn)定的相，占據(jù)了鈦合金中較大的比例，通常占70%~95%。它的化學(xué)成分與普通金屬鈦類(lèi)似，主要包括鈦、氧、碳、氮、氫等元素。其中，鈦是主要元素，含量通常在80%以上，而氧、碳、氮、氫等元素的含量很低，不足0.5%。這些元素既可以存在于鈦原料中，也可以來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程中的雜質(zhì)和摻雜。 鈦合金中的氧含量是比較重要的參數(shù)之一，它對(duì)材料的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性等性能有著明顯的影響。通常用氧含量《的百分比來(lái)描述鈦合金的氧化程度，例如Ti-6Al-4V合金的氧含量為0.12%~0.25%。 碳、氮等元素的含量也會(huì)影響鈦合金的性能，特別是材料的硬度和韌性。因此，針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和要求，可以通過(guò)控制化學(xué)成分來(lái)實(shí)現(xiàn)鈦合金的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如Ti-6Al-4V合金就是通過(guò)添加6%的鋁和4%的釩來(lái)提高強(qiáng)度和耐熱性能的。 2. β相的化學(xué)成分 β相是一種高溫相，形成于800℃以上，相對(duì)α相而言相對(duì)不穩(wěn)定，所以在實(shí)際應(yīng)用中較少單獨(dú)使用。但β相的加入能夠提高鈦合金的強(qiáng)度、硬度、熱穩(wěn)定性和抗疲勞性能，因此常用于合金設(shè)計(jì)中。β相的化學(xué)成分與α相有所不同，主要取決于其添加的合金元素和處理工藝。 β相常見(jiàn)的合金元素有鋁、釩、鉻、鋯、鉭等，它們可以與鈦形成穩(wěn)定的亞化合物，并協(xié)同作用于材料的性能。例如，添加5%的鋁和2.5%的釩可以得到高強(qiáng)度、高韌性的β型鈦合金，以IMI834合金為例，其化學(xué)成分為T(mén)i-6Al-4V-2.5Fe，其中鋁、釩、鐵三種元素占據(jù)了合金中的大部分。 在β相鈦合金的制備過(guò)程中，通常需要進(jìn)行熱處理或快速冷卻等加工工藝，以控制其化學(xué)成分、微觀組織和性能。這些工藝的選擇和優(yōu)化，對(duì)β相鈦合金的性能提升和應(yīng)用持久性都有著重要的意義。 3. 總結(jié) 鈦合金α相和β相的化學(xué)成分有著一定的區(qū)別。α相是一種穩(wěn)定的相，其主要的化學(xué)成分是鈦、氧、碳、氮、氫等元素，含量分別在80%,不足0.5%之間。β相則常見(jiàn)于添加合金元素的鈦合金中，其化學(xué)成分取決于合金元素的種類(lèi)和含量，通常包括鋁、釩、鉻、鋯、鉭等。兩種相之間的相變溫度約為880℃,在鈦合金的制備和加工中，需要對(duì)其化學(xué)成分、微觀組織和性能進(jìn)行充分的控制和優(yōu)化，以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。 鈦合金有α相β相兩種基本相，鈦合金的性能在很大程度上取決于α相和β相本身的性能及其在合金中的形態(tài)、大小、分布和所占比例。β相的強(qiáng)度高于α相的強(qiáng)度，且滑移系統(tǒng)較多，更容易承受塑性變形，高強(qiáng)鈦合金通常是以β相為基的合金。α相的耐熱性、抗蠕變性能均比β相好，高溫鈦合金通常為α合金和近α合金。 鈦合金的基本組織為以α-Ti為基的α固溶體和以β-Ti為基的β固溶體，α合金、近α合金和許多α+β合金的基體為α固溶體，β合金的基體為β相。
小試樣與大試樣由于質(zhì)量和體積有很大變化，熱處理時(shí)在熱形變上就會(huì)有所差異，而且由于熱容量大小同也會(huì)造成差異。 試樣形體大小不一樣，傳導(dǎo)熱的速度是不一樣的，即熱處理的過(guò)程肯定是有區(qū)別的。主要是熱傳導(dǎo)速率問(wèn)題，表現(xiàn)在奧氏體化過(guò)程，和之后的冷卻過(guò)程，試樣的大小，體積會(huì)影響熱傳導(dǎo)的速率，導(dǎo)致加熱和冷卻后晶粒的大小，基體力學(xué)性能及第二相的大小，分布都可能不同，還有內(nèi)應(yīng)力的不同。 導(dǎo)熱速率會(huì)造成差異，加熱過(guò)程由于薄厚試樣溫度達(dá)到環(huán)境溫度時(shí)間不一樣 也就是升溫速度不一樣，材料溫度升到環(huán)境溫度后，組織變化應(yīng)該是一樣的，在冷卻過(guò)程也是小試樣和大試樣降溫速度不一致，如果組織受降溫速度影響明顯 那么組織也會(huì)有差別。 加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。 金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。 加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱(chēng)為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。 冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中必要的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。
與其他非鐵磁性材料相比，鐵磁性材料的物理性質(zhì)有很大的不同。它具有很高的磁導(dǎo)率，對(duì)樣品進(jìn)行磁化時(shí)，樣品表面會(huì)泄漏磁場(chǎng)，在低頻外磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生微渦流信號(hào)，上述物理現(xiàn)象歸因于鐵磁材料自發(fā)磁化形成的磁疇結(jié)構(gòu)，每個(gè)磁疇就像一塊天然磁鐵。鐵磁材料內(nèi)部存在許多小的磁疇結(jié)構(gòu)，每個(gè)疇區(qū)包含大量的原子，同一疇區(qū)內(nèi)的原子具有相同的磁矩方向，而相鄰疇區(qū)內(nèi)的原子具有不同的磁矩方向，它們由磁疇壁分開(kāi)，磁疇的磁矩方向各不相同，但是相互抵消，總和為零，整個(gè)鐵磁材料對(duì)外不顯示磁性。因此，對(duì)于鐵磁構(gòu)件的應(yīng)力檢測(cè)，出現(xiàn)了許多的其特有的檢測(cè)手段。相對(duì)于非鐵磁材料而言，鐵磁材料的應(yīng)力檢測(cè)方法更加種類(lèi)繁多，越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注，在管道運(yùn)輸、軌道交通、橋梁工程等在役鐵磁構(gòu)件的承受應(yīng)力評(píng)估中應(yīng)用廣泛。 鐵磁性材料的磁疇在外磁場(chǎng)的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，引起材料的矯頑力、磁滯回線(xiàn)、磁聲發(fā)射和巴克豪森噪聲等宏觀磁性能的變化。這些信號(hào)與材料結(jié)構(gòu)和應(yīng)力的變化之間聯(lián)系緊密，密切相關(guān)。常用的磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要有微觀磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和宏觀磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。微觀磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要有:磁疇動(dòng)態(tài)特性；宏觀磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有磁滯回線(xiàn)、磁記憶、漏磁、磁聲發(fā)射、巴克豪森噪聲和磁滯膨脹。微觀的動(dòng)態(tài)特性決定了宏觀磁響應(yīng)，宏觀磁信號(hào)是許多微觀域運(yùn)動(dòng)的綜合結(jié)果。
1. 疇壁（domain wall） 疇壁是一種物理現(xiàn)象，它在磁場(chǎng)中尤為重要。具體來(lái)說(shuō)，疇壁指的是相鄰磁疇之間的原子磁矩不是突然轉(zhuǎn)向，而是沿著一個(gè)磁矩方向逐漸變化的過(guò)程形成的邊界。在這個(gè)過(guò)程中，原子磁矩不會(huì)平行排列，并且會(huì)偏離易磁化方向，導(dǎo)致交換能和各向異性能的增加。這樣的結(jié)構(gòu)有助于減少因自發(fā)磁化引起的能量損失。 在鐵磁材料中，疇壁的存在是由于短程強(qiáng)交換作用和長(zhǎng)程靜磁作用的共同作用。磁疇的形成需要付出一定的代價(jià)，因?yàn)槠茐牧舜啪氐膬蛇吰叫信帕?，從而增加了交換能。為了減少這種能量的增加，磁疇之間的原子磁矩會(huì)在疇壁上逐漸變化，而不是直接轉(zhuǎn)向。這樣，磁疇分割得越來(lái)越細(xì)，需要的疇壁數(shù)量也就越多，總的是疇壁能越高。最終，系統(tǒng)達(dá)到的總自由能是很低的。 疇壁的厚度取決于交換能和各向異性能的平衡。不同的磁疇之間的磁化方向可能不同，因此疇壁可以分為180°壁和90°壁。磁疇的寬度一般在10^-2至10^-5 cm之間。 此外，疇壁的概念也被引入到了其他領(lǐng)域，例如在鐵電體中，疇壁是指兩個(gè)電疇之間的界壁。在鐵電材料中，疇壁是用來(lái)描述具有不同極化方向的區(qū)塊之間的分界的術(shù)語(yǔ)。 綜上所述，疇壁是在磁場(chǎng)或鐵磁材料中，由磁疇分裂形成的邊界，它是由于磁矩在不同方向上的逐漸變化而產(chǎn)生的，并且在鐵電體中，疇壁用來(lái)描述電疇之間的界面。 2. 布洛赫壁（Bloch wall） 布洛赫壁是一個(gè)德語(yǔ)單詞，在英語(yǔ)中也被廣泛使用，通常被翻譯為“障壁”、“阻塞”或“屏障”。 在鐵磁材料中，布洛赫壁是晶體材料內(nèi)的一個(gè)特定結(jié)構(gòu)。它描述了磁矩在大塊晶體材料內(nèi)部的過(guò)度方式。在布洛赫壁中，磁矩的過(guò)度方式始終保持與疇壁平面平行，因此，在疇壁面上不會(huì)出現(xiàn)自由磁極，這有助于防止退磁場(chǎng)產(chǎn)生并維持疇壁的能量極小。然而，晶體的上下表面會(huì)因磁矩的存在而產(chǎn)生磁極。 3. 磁巴克豪森跳躍（magnetic Barkhausen jumps） 鐵磁材料在外部交變磁場(chǎng)的作用下，隨著外磁場(chǎng)的增大，磁疇壁會(huì)多次發(fā)生跳躍式不可逆移動(dòng)，材料內(nèi)部產(chǎn)生非連續(xù)性的電磁脈沖，這種現(xiàn)象稱(chēng)為巴克豪森跳躍，也稱(chēng)為磁巴克豪森噪聲。 巴克豪森法殘余應(yīng)力檢測(cè)儀可以對(duì)材料的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行快速檢測(cè)和鑒別。作為X射線(xiàn)衍射法的補(bǔ)充，對(duì)大量樣品的快速鑒別效率極高，GNR公司現(xiàn)已推出MagStress5c 巴克豪森應(yīng)力檢測(cè)儀。
鋼等鐵磁材料及其加工構(gòu)件具有優(yōu)良的硬度、強(qiáng)度及韌性等機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于橋梁建筑、能源運(yùn)輸、交通工程等一系列關(guān)乎國(guó)民生計(jì)的重要領(lǐng)域。 鐵磁構(gòu)件長(zhǎng)時(shí)間暴露在比較糟糕的環(huán)境中，如超高溫度、較高負(fù)荷等惡劣環(huán)境下，容易使得材料承受能力變?nèi)跎踔廉a(chǎn)生裂紋等。無(wú)損檢測(cè)是評(píng)估材料性能的重要技術(shù)手段，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料缺陷，保證安全。裂紋是導(dǎo)致材料失效的重要原因之一，被稱(chēng)為“工業(yè)癌癥”。鐵磁構(gòu)件在長(zhǎng)期載荷下，局部由于受力不均出現(xiàn)殘余應(yīng)力以及應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，使得構(gòu)件變形斷裂引發(fā)事故。如圖a為斜拉索大橋長(zhǎng)期超荷下，導(dǎo)致斜拉索斷裂，橋面坍塌。圖b為鋼軌長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力集中，得不到釋放，導(dǎo)致鋼軌變形，危及行車(chē)安全。圖c為天然氣輸送管道長(zhǎng)期高壓下，產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致天然氣泄漏，發(fā)生火災(zāi)。歸根到底，應(yīng)力是導(dǎo)致鐵磁材料性能退化，產(chǎn)生缺陷的重要因素?？赏ㄟ^(guò)應(yīng)力檢測(cè)對(duì)構(gòu)件材料的工作情況進(jìn)行預(yù)判。 圖a 拉索橋長(zhǎng)期載荷導(dǎo)致坍塌 圖b 應(yīng)力集中導(dǎo)致鋼軌變形 圖c 長(zhǎng)期高壓導(dǎo)致天然氣管道泄漏 如何檢測(cè)鐵磁材料構(gòu)件的微觀缺陷、應(yīng)力狀態(tài)和疲勞狀態(tài)并預(yù)測(cè)剩余壽命是工程應(yīng)用中的一個(gè)比較棘手的問(wèn)題。應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是可以解決這一問(wèn)題的重要技術(shù)手段。一方面，要判斷應(yīng)力集中的位置；另一方面，它可以用來(lái)分析被評(píng)價(jià)構(gòu)件的狀態(tài)并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)并進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)不安全地區(qū)，以便及早發(fā)出警報(bào)。 巴克豪森法殘余應(yīng)力檢測(cè)儀可以對(duì)材料的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行快速檢測(cè)和鑒別。作為X射線(xiàn)衍射法的補(bǔ)充，對(duì)大量樣品的快速鑒別效率極高，GNR公司現(xiàn)已推出MagStress5c 巴克豪森應(yīng)力檢測(cè)儀。
國(guó)外標(biāo)準(zhǔn) X射線(xiàn)法是由俄國(guó)學(xué)者于1929年提出。 20世紀(jì)初，人們就已經(jīng)開(kāi)始利用X射線(xiàn)來(lái)測(cè)定晶體的應(yīng)力。 1961年，德國(guó)的E.Mchearauch提出了X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定的sin2ψ法，使應(yīng)力測(cè)定的實(shí)際應(yīng)用向前推進(jìn)了一大步。 然而遺憾的是，隨著殘余應(yīng)力測(cè)試設(shè)備制造技術(shù)的快速發(fā)展，行業(yè)缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，缺少足夠的設(shè)備檢定技術(shù)依據(jù)，導(dǎo)致測(cè)試方法無(wú)所適從，各實(shí)驗(yàn)室很難進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的比對(duì)和能力驗(yàn)證，很難具有公信力。 1971年，美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)發(fā)布第一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SAE J784a "Residential Stress Measurement by X-ray Diffraction"； 隨后1973年，日本材料學(xué)會(huì)頒布第一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JSMS-SD-10-73" Standard Method for X-ray Stress Measurement"。 為反映新技術(shù)進(jìn)步和成熟的測(cè)試方法，歐盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(CEN)于2008年7月4日批準(zhǔn)了新的X射線(xiàn)衍射殘余應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) EN 15305-2008"Non-destructive Testing- Test Method for Residual Stress analysis by X-ray Diffraction"，該標(biāo)準(zhǔn)于2009年2月底在所有歐盟成員國(guó)正式施行。 該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)X射線(xiàn)殘余應(yīng)力測(cè)試的技術(shù)和方法等諸多方面進(jìn)行了更新，解決了上述的行業(yè)問(wèn)題，全面、細(xì)致系統(tǒng)闡述了X射線(xiàn)衍射法殘余應(yīng)力分析的原理、測(cè)定方法、材料特性、儀器選擇和常見(jiàn)問(wèn)題處理等方面的內(nèi)容。新標(biāo)準(zhǔn)也因此獲得了業(yè)界的一致認(rèn)可。 與之相呼應(yīng)，美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)(ASTM)也于2010年7月發(fā)布了最新的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)版本ASTM E915-10 "Standard Test Method for Verifying the Alignment of X-ray Diffraction Instrumentation for Residual Stress Measurement"。 之后，歐美國(guó)家圍繞X射線(xiàn)衍射法，頒布了一系列檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)發(fā)展樹(shù)立了標(biāo)桿，X射線(xiàn)行射法測(cè)定殘余應(yīng)力得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，技術(shù)手段也日益成熟。 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) 縱觀國(guó)內(nèi)，我國(guó)最早的X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7704-1987，發(fā)布于1987年，其主要內(nèi)容采標(biāo)自日本標(biāo)準(zhǔn)。 受限于當(dāng)時(shí)的軟件水平、測(cè)試技術(shù)、探測(cè)器制造技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，GB/T 7704-1987具有許多不足： 首先，其內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，術(shù)語(yǔ)和定義僅6條，定峰方法只有半高寬和拋物線(xiàn)兩種，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只有7頁(yè)； 其次，其應(yīng)用范圍窄，僅適用于鐵素體鋼系和奧氏體鋼系某一給定方向的平面應(yīng)力； 另外，只能采用CrK α 和CrK β 射線(xiàn)源，采用計(jì)數(shù)管掃描尋峰，尋峰方式工作效率較低。 GB/T 7704-2008是GB/T 7704-1987的修訂版，經(jīng)過(guò)20 多年的發(fā)展，設(shè)備制造技術(shù)有了較大提升，方法也有了較大變化，當(dāng)時(shí)歐盟標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布，但SAE(美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì))規(guī)范已能檢索到?？紤]到國(guó)內(nèi)設(shè)備的實(shí)際情況，GB/T 7704-2008對(duì)設(shè)備并沒(méi)有提高要求，零應(yīng)力檢定仍然保持和GB/T7704-1987的相同，但是在術(shù)語(yǔ)定義、定峰方法、測(cè)試方法等方面作了擴(kuò)展。 GB/T 7704-1987及GB/T 7704-2008，其技術(shù)要求過(guò)于簡(jiǎn)單，技術(shù)水平較低，主要根據(jù)當(dāng)時(shí)我國(guó)應(yīng)力測(cè)試設(shè)備的制造現(xiàn)狀而制定，無(wú)法及時(shí)和國(guó)際先進(jìn)技術(shù)同步。因此，2012年，在國(guó)家無(wú)損檢測(cè)標(biāo)委會(huì)的直接推動(dòng)下，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)批復(fù)同意啟動(dòng)了GB/T7704-2008的修訂工作。最終于2015年12月完成了標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，即現(xiàn)行的GB/T 7704-2017。 最新修訂的GB/T 7704中增加了大量術(shù)語(yǔ)和定義(三維應(yīng)力、設(shè)備、方法相關(guān))，使得過(guò)去一些含糊不清的描述表達(dá)變得規(guī)范化。為了使標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用更為廣泛，新國(guó)標(biāo)中增加了三維殘余應(yīng)力的理論計(jì)算方法以及具體測(cè)定流程，以幫助廣大X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)試工作者正確理解和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，為獲得比較可靠的試驗(yàn)結(jié)果提供了必要的理論解惑和技術(shù)支持。
磁彈技術(shù)是在1919年發(fā)現(xiàn)的一種物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。 鐵磁性材料是由許多小的像條型磁鐵狀的磁性區(qū)域組成的，這種磁性區(qū)域叫做磁疇；每個(gè)區(qū)域內(nèi)部包含大量原子，這些原子的磁矩都像一個(gè)個(gè)小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同。各個(gè)磁疇之間的交界面稱(chēng)為磁疇壁。磁場(chǎng)會(huì)引起磁疇壁來(lái)回的移動(dòng)，當(dāng)磁疇的一側(cè)磁疇壁收縮而另一側(cè)的磁疇壁增長(zhǎng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致磁疇有序的移動(dòng)。磁疇的變化會(huì)使磁化總量發(fā)生改變。 用電磁線(xiàn)圈靠近樣品，磁疇壁移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁變化量會(huì)使線(xiàn)圈中產(chǎn)生一個(gè)脈沖電流。1919年巴克豪森教授首先發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。他證明了這種磁化進(jìn)程，并用磁滯曲線(xiàn)的形式描繪了出來(lái)。事實(shí)上這個(gè)曲線(xiàn)并不是連續(xù)的，是由外磁場(chǎng)導(dǎo)致磁疇移動(dòng)而產(chǎn)生的許多小的、突然的步驟組合而成。當(dāng)由磁疇運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流脈沖疊加到一起時(shí)，一種像噪聲一樣的信號(hào)就產(chǎn)生了，這就是巴克豪森信號(hào)。 大多數(shù)材料中巴克豪森信號(hào)的功率譜從磁化頻率開(kāi)始可達(dá)到250kHz。在材料內(nèi)部傳遞時(shí)巴克豪森信號(hào)的衰減是指數(shù)級(jí)的，主要取決于由磁疇壁移動(dòng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)所生成的渦電流的衰減程度。衰減范圍決定了可獲取信息的位置深度（測(cè)量深度）。影響深度的主要因素有： ? 噪聲信號(hào)可分析的頻率范圍 ? 被測(cè)材料的可導(dǎo)性和滲透性 實(shí)際應(yīng)用中測(cè)量深度一般在0.01到1.5毫米之間。 兩種重要的材料特性會(huì)極大的影響巴克豪森信號(hào)的強(qiáng)度。 利用巴克豪森信號(hào)的磁彈法在實(shí)際應(yīng)用中可以分為三類(lèi)： 1、評(píng)估殘余應(yīng)力，提供微觀組織結(jié)構(gòu)變化的情況并進(jìn)行相應(yīng)控制。 2、評(píng)估微觀組織結(jié)構(gòu)變化情況，提供應(yīng)力等級(jí)并進(jìn)行相應(yīng)控制。 3、檢測(cè)含有應(yīng)力、微觀組織結(jié)構(gòu)變化的缺陷。 巴克豪森法殘余應(yīng)力檢測(cè)儀可以對(duì)材料的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行快速檢測(cè)和鑒別。作為X射線(xiàn)衍射法的補(bǔ)充，對(duì)大量樣品的快速鑒別效率極高，GNR公司現(xiàn)已推出MagStress5c 巴克豪森應(yīng)力檢測(cè)儀。
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