Page 38 - 理化检验-物理分册2023年第三期
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吕克茂, 等: X 射线应力测定设备的检定方法


            的杨氏模量E 和泊松比 ν 计算而得, 或者通过试验                            2016年, 爱斯特应力技术有限公司制备了巡检
            求出), 即得到材料的平面应力σ , 具体计算公式如                         用试样, 材料为403钢, 经过喷丸处理, 使试样具有
            式( 2 ) 所示, 该公式仅适用于切应力为0的情况。                        微观结构高度均匀性、 应力的时间稳定性, 试样的晶
                                                               粒细小、 无织构, 试样的表面平整、 粗糙度低, 沿深度
                                1      ∂ ε ψ
                           σ=       ·                  ( 2 )
                                         2
                               1     ∂sin ψ                    和表面方向上的应力、 成分梯度可忽略不计, 试样的
                                 S 2
                               2                               应力水平应足够高。组织国内具有较高资质的7个
                                    是通过衍射直接得到的。
              式( 2 ) 中核心参量 ε ψ                                 单位, 对该试样分别进行 X 射线应力测定, 测定条
            在已知材料相应晶面杨氏模量 E 和泊松比ν 的条
                                                                                                        /
                                                               件为: CrKα 辐 射, 衍 射 晶 面 αFe ( 211 ), S 2 2=
            件下, 测定应力无需要其他物理量作为参照, 无需
                                                                             2
                                                              5.81×10  -6  mm / N , 衍射角为 156.4° , 结果如表 1
            作任何转换, 无需任何标定。因此只要 X 射线衍
                                                               所示。依据 GB / T7704 — 2017 中的附录 C 计算试
            射装置是检定合格的, 测得的应力就应该是准确
                                                                      、 ( 标准偏差) 和R σ     。
                                                               样的 σ ref S R
            的。各实验室采用相同的 S 2 2 , 其结果应该有可                              表1 7个单位的IL Q 试样 X射线应力测定结果            MPa
                                       /
            比性。
                                                                         测试单位            实测值    σ ref  R σ  S R
                 应力测定的准确度是测得的应力与真值的一致
                                                                上海材料研究所有限公司检测中心           -540
            程度。残余应力是在去除外加载荷、 温度达到平衡、
                                                               北京翔博科技股份有限公司检测中心 -556.4
            内部相变已经终止的条件下, 材料内部存在并保持
                                                              清华大学航空航天学院固体物理研究所 -551
            平衡的宏观应力。材料发生不均匀塑性变形, 表面
                                                                 清华大学机械工程学院实验室            -544
            和内部各个区域的应力不同, 无法获得各个区域应                                                            -552.8 23.44 8.37
                                                                上海交通大学材料科学与工程学院           -548
            力的真值。因此只能借助于某些手段对测定结果进
                                                                    上海出入境检验检疫局            -554
            行试验验证, 评价测定结果的合理性, 而无法用已知
                                                                  慈兴集团有限公司技术中心            -566
            应力来修正测量结果。
                                                                 邯郸市爱斯特应力技术有限公司           -563

                 依据 GB / T7704 — 2017第 6 章和附录 C 的规
            定, 将检定工作分为3个步骤:                                   2.2 被检定设备的测定重复性

                 ( 1 )铁粉试验, 目的是为了验证衍射装置测定                          在成都某集团公司的 XL-640型 X 射线应力测
            零应力的准确性, 所用试样通常为还原铁粉。还原                            定仪( 出厂编号为 XL-640-Ⅲ-1 — 2021 ) 上, 对应力

            铁粉无应力, 但铁粉颗粒中的晶粒度应较细小。                             参考值为-552.8MPa的ILQ 试样进行应力测定,

                 ( 2 )等强度梁试验及其他加载试验, 对试样进                      测定条件同表1 , 结果如表2所示, 其中    为测定应
                                                                                                  σ
            行加载, 同时用 X 射线衍射法测定应力, 观察每次                         力的平均值。
            加载时 X 射线应力测定结果的改变量与已知载荷                                 表2 成都某集团的IL Q 试样 X射线应力测定结果            MPa
            应力的改变量是否一致。                                         测试次数 / 次   实测值     不确定度     σ     r σ   S R
                                                                                              

                 ( 3 ) 实验室内( LQ ) 或实验室间( ILQ ) 应力参考
                                                                   1       -545.0    ±5
            试样对比试验, 制作 LQ 、 ILQ 应力参考试样, 对试
                                                                   2       -535.6    ±4
            样进行 X 射线应力测定, 考察仪器对高应力试样的
                                                                   3       -540.5    ±4   -542.5 12.32  4.40
            测试结果是否有具有可信度。
                                                                   4       -545.1    ±4
            2 X 射线应力测定设备的检定方法                                      5       -546.4    ±4
            2.1 IL Q 应力参考试样的制作和表征                             2.3 计算临界偏差C d

                GB / T7704 — 2017标准规定: 一个合格的实验                    ILQ 应力 参 考 试 样 应 力 测 定 结 果 的 再 现 性

            室间认证的应力参考试样应通过几个实验室进行检                            R σ=23.44MPa , 对成都某集团设备测试的重复性

            测, 以便得到趋向于普遍认可的应力参考试样。试                           r σ=12.32 MPa , 测 试 次 数 n=5 , 依 据 GB / T
                                                    至少通                                    , 其 计 算 公 式 如 式
                                         、 重复性r σ             7704 — 2017得到临 界 偏 差 C d
            样的应力参考值σ ref       、 再现性 R σ
            过5个实验室的分别测试而获得。在无法得到认证                             ( 3 ) 所示。
            的标样的情况下, 各地实验室可以自由组合制造和                                     1
                                                                                   2 n-1
                                                                              2
                                                                   C d=     R σ - r σ       = 14.63MPa ( 3 )
            表征ILQ 标样。                                                    2            n
             2 6
   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43