Page 33 - 理化检验-物理分册2023年第七期

黄丹蓝, 等: 准直管直径和摆动角度对残余应力测试结果的影响

测试结果发生波动, 线性偏差小于15MPa , 标准差 为2mm 、 摆动角度为0° 时, 线性偏差为 170MPa ,

小于7MPa ; 当摆动角度不同时, 较大晶粒材料的 当准直管直径为2mm 、 摆动角度为5° 时, 线性偏差

残余应力测试结果为-190MPa~60MPa , 随着摆 降低至81MPa , 当准直管直径为 4mm 、 摆动角度

动角度逐渐增大, 线性偏差有所降低, 当准直管直径 为5° 时, 线性偏差降低至17MPa 。

表2 不同摆动角度下材料的残余应力测试结果( 准直管直径为2mm )

摆动角度为0° 摆动角度为3° 摆动角度为5°
材料类型 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 / 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 / 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 /
MPa MPa 差 / MPa ( ° ) MPa MPa 差 / MPa ( ° ) MPa MPa 差 / MPa ( ° )
无应力粉末 0.95 4.5 5.7 1.81 6.4 3.1 -6.4 1.81 8.5 2.9 5.8 1.81
细晶材料 231.00 4.3 11.1 3.56 246.3 5.7 10.9 3.54 249.0 5.2 9.1 3.55
较大晶粒材料 -51.30 5.1 170.5 1.56 59.1 4.1 122.0 1.57 26.0 2.2 80.9 1.54

表3 不同摆动角度下材料的残余应力测试结果( 准直管直径为3mm )

摆动角度为0° 摆动角度为3° 摆动角度为5°
材料类型 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 / 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 / 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 /

MPa MPa 差 / MPa ( ° ) MPa MPa 差 / MPa ( ° ) MPa MPa 差 / MPa ( ° )
无应力粉末 -6.4 2.5 9.5 1.96 -1.2 5.7 7.0 1.97 3.6 4.1 7.0 1.96
细晶材料 202.5 4.7 6.8 3.67 214.0 4.3 9.2 3.66 216.1 3.4 7.7 3.64
较大晶粒材料 -152.0 3.6 101.5 2.04 -186.0 6.1 69.8 1.68 -5.3 14.2 48.3 1.76

表4 不同摆动角度下材料的残余应力测试结果( 准直管直径为4mm )

摆动角度为0° 摆动角度为3° 摆动角度为5°
材料类型 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 / 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 / 平均值 / 标准差 / 线性偏 半高宽 /

MPa MPa 差 / MPa ( ° ) MPa MPa 差 / MPa ( ° ) MPa MPa 差 / MPa ( ° )
无应力粉末 -2.6 3.4 7.9 2.09 5.0 2.4 7.0 2.11 5.6 1.5 6.3 2.13
细晶材料 185.5 4.2 5.9 3.75 196.8 6.9 7.3 3.76 204.7 2.7 6.2 3.75
较大晶粒材料 -69.3 3.9 107.1 1.96 -0.6 4.2 69.5 2.00 -5.3 14.2 17.1 2.10

图2 3种材料的残余应力测试结果随摆动角度的变化情况
当多晶体的晶粒尺寸大于临界晶粒尺寸时, 会 晶格应变。
发生晶粒粗化, 并造成每个 ψ 角下没有足够的晶粒 在准直管直径较小、 摆动角度为 0° 的条件下,
参与衍射, 使残余应力的测试结果产生较大波动 [ 7 ] 。 无应力粉末及细晶材料已经有足够多的晶粒参与
增加 ψ 角下参与衍射的平均晶粒数, 以保证参与衍 衍射, 衍射峰数据拟合情况较好, 残余应力测试结
射晶粒数量满足残余应力的测试要求, 采用增大准 果的线性偏差较小, 说明准直管直径以及摆动角
直管直径或摆动法, 均可以降低较大晶粒材料残余 度对无应力粉末及细晶材料的残余应力测试结果
应力测试结果的数据离散程度( 见图 3 ), 其中ε 为 影响较小。增大准直管直径和采用摆动法可以使
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