工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法

磨削加工后工程陶瓷零件表面会产生残余应力。X射线衍射法是用来测量磨削加工后工程陶瓷中残余应力的可靠测量手段。传统的X射线衍射法称之为sin^2ψ法，通常只能测量工件表层的残余应力；本文介绍了一种残余应力测量新方法，该方法联合使用sin^2ψ法和掠入射X射线衍射法从而得到残余应力在试件中的深度分布。如果考虑X射线的折射，在一系列掠射角下采集到的X射线衍射花样的有效穿透深度和衍射角必须进行折射校正。最后，用这种方法得到的残余应力值是X射线照射的所有层的平均值。     

氮化硅陶瓷磨削表面残余应力的测试与计算

利用X射线衍射应力分析的sin2 ψ法测量、计算出氮化硅陶瓷试样的残余应力。分析表明 ,经平面磨磨削后的气压烧结氮化硅陶瓷试样表面存在的残余应力为拉应力 ,而再经过表面抛光处理 ,则可以适当地降低表面残余应力。     

超声振动磨削纳米氧化锆陶瓷材料的磨削力及表面残余应力的研究

纳米陶瓷由于其相对于工程陶瓷优越的力学性能及物理特性,在各行业都有广泛的应用前景。采用超声复式加工方法,针对不同的磨削参数对纳米ZrO2陶瓷进行了普通和超声磨削实验,研究了磨削参数对磨削力的影响,并通过X射线衍射分析了在普通和超声磨削状态下对工件表面残余应力及纳米ZrO2陶瓷各晶相的影响。研究结果表明:利用超声振动磨削能有效减少磨削力,不同的磨削方式对纳米ZrO2陶瓷表面残余应力影响较大,采用普通磨削工件表面残余应力为拉应力,当超声振动方向平行于砂轮速度方向时,工件表面残余应力为压应力,振动方向垂直于砂轮速度方向时工件表面残余应力绝对值较小。     

表面抛光对工程陶瓷磨削断裂强度的影响规律

断裂强度受到磨削表面微观形貌和残余应力场分布的影响。对Si3N4、SiC和Al2O3陶瓷材料实施平面磨削后,用金相显微镜、表面轮廓仪和X射线应力测试仪研究陶瓷机械抛光前后表面微观形貌、粗糙度、残余应力与工件磨削断裂强度的关系。结果表明:经无水乙醇润滑抛光后SiC陶瓷具有平滑的表面微观形貌、较低的表面粗糙度和残余应力;反应烧结的Si3N4、SiC和Al2O3陶瓷磨削并抛光20min后的断裂强度幅度依次为6.64%、8.18%和6.58%;适当的抛光时间能降低陶瓷磨削表面应力集中程度及残余拉应力,使陶瓷的断裂强度得到一定提升。     

氮化硅陶瓷的残余应力和抗弯强度特性

利用X射线衍射方法测量了经不同磨削的氮化硅陶瓷表面残余应力及其对抗弯强度的影响。结果表明 ,磨削工艺所引入的残余应力是拉应力 ,显著降低陶瓷抗弯强度。     

不同电火花加工条件对Cr12MoV钢表面残余应力的影响

电火花加工模具所产生的残余应力会使材料的抗疲劳强度下降,造成表面裂纹等缺陷.采用X-350型X射线残余应力分析仪和DJP-2型电解抛光仪逐层去除的方法,在不同的加工条件下,分别测到了冷作模具钢(Cr12MoV)电火花加工表面残余应力的分布,结果表明,表面残余应力的产生和控制取决于放电规准、工作液、电极和工件材料、热处理等因素的选择,为减小残余应力可采用高温回火热处理,但回火温度不得超过电火花加工前的最高回火温度.     

硬质合金后处理过程中残余应力的研究

综述了硬质合金残余应力的形成机理、分析方法以及后续处理过程中残余应力的研究现状。硬质合金中残余应力的形成是由于受到不均匀的应力场、应变场、温度场的影响;其分析方法主要有X射线衍射法、中子射线衍射法、数值分析法。喷砂(丸)处理使合金表面产生残余压应力,其大小与介质大小、喷射压力、喷射时间等因素有关;电火花加工后的硬质合金表面的WC相中存在残余拉应力,而磨削和抛光后的表面中存在残余压应力;表面处理会导致残余应力的符号、大小和在分布产生复杂的变化。深入研究残余应力的数值模拟方法、探索切削过程中的残余应力演变和开发缓解消除残余拉应力的后处理工艺是今后的研究方向。     

结构钢残余应力的电磁法测量优化研究

采用万能试验机、金相显微镜、X射线衍射仪及电磁应力仪,研究了电磁法测残余应力灵敏系数与层深之间的关系,对相应工件不同层深残余应力进行测量,并提出了使用线性拟合法取得更合适的灵敏系数,最后使用X射线衍射法进行了验证.结果表明:灵敏系数随着层深增加,先增大后减小;工件近表层残余应力分布与深层有着显著区别,在0.6 mm以上...     

3003铝合金X射线法表面残余应力的检测

采用X射线衍射法测量铝合金3003基体材料表面残余应力中用到的衍射角.试验中,将等强度梁加载后表面产生的应力假设为“表面残余应力”,用传统电测法和X射线法分别测量加载后铝合金3003等强度梁的应力值.以电测值为参照,考察X射线法在衍射角为142°和156°时的应力测量值,并对其进行对比分析.试验表明,衍射角为142°时的测量结果存在非测量不当引起的测量非线性点.因此,X射线测铝合金3003宏观表面残余应力的最佳衍射角为156°.     

GH4049高温合金在表面不同状态下的残余应力

采用扩展扫描方法在X射线衍射应力分析仪上测定了由GH4049高温合金所制叶片表面铣加工、磨加工、表面吹砂和表面渗铝等不同状态下的表面残余应力。结果表明,铣加工产生了残余拉应力而磨加工和表面渗铝产生了残余压应力。     

Improving sinterability of ceramics using hybrid microwave heating

Microwave processing, as a new method for sintering ceramics, has key advantages such as increased heating rate, uniform heating and reduced cost compared to conventional methods. It is generally accepted that microwave sintering can improve the macroscopic mechanical performances of ceramics, however, the performances of microwave-sintered ceramics on the microscopic scale are rarely investigated. In the present study, the ceramics are sintered by hybrid microwave sintering (HMS), which combines the characteristics of microwave heating and conventional heating. To evaluate the homogeneous performance of the sintered ceramics, the behaviors of thermal residual stress distribution in the microwave-sintered and conventionally sintered ceramics were investigated by X-ray diffraction technique. The thermal residual stress investigation shows microwaves can sinter ceramics in entire volume while offering improved mechanical properties. Subsequently, the distribution behaviors of pore ratio and hardness in the ceramics were investigated, respectively. The experiment results confirm that the sinterability of ceramics is homogenously improved by hybrid microwave sintering.     

Grinding-induced residual stress estimation by indentation-fracture method in ground silicon nitrides

An estimating procedure for grinding-induced residual stress based on the indentation-fracture (IF) method was proposed by considering a nonuniform distribution of residual stress in the specimen depth. The proposed procedure was applied to gas pressure sintered and pressureless sintered silicon nitride ceramics, which were ground under different grinding conditions. The estimated residual stress was found to be compressive for both materials. The residual stress was dominantly affected by the grit size of the grinding wheel rather than the cutting depth. Although the dependency of the estimated residual stress on the grit size was different between the two materials, it was revealed that the estimated residual stress in both materials qualitatively corresponded with the stress measured by the x-ray diffraction method. In both materials, the bending strength was reasonably correlated with the estimated residual stress. It was elucidated that the proposed procedure was applicable to a relative evaluation of the grinding-induced residual stress in machined silicon nitride ceramics.     

聚晶金刚石复合片(PDC)残余应力的检测方法

本文介绍了三种近期国外检测PDC残余应力的方法：应变片测试法、中子衍射法和带高能同步加速器X射线衍射法。三种方法均能有效检测出PDC的残余应力且各有其特点。应变片测试法比较直观、简单,不过这种方法是破坏性的,而且在材料去除过程中容易引入误差;中子衍射具有较深穿透力,然而较弱的散射使其取样体积不能小于1mm^3;高能同步加速器产生的散射X射线能穿透直径19mm的PDC样品,空间分辨率高,测量体积可精确至0．014mm^3,能详细地呈现出金刚石层、D／WC界面以及WC基体外径部分的二维应变分布情况,但测试易受Co峰的干扰。     

钛及钛合金X射线应力测试参数的选择

针对钛及钛合金X射线应力测试中衍射峰强度低、峰形差、测试结果波动范围大和准确度低等问题,通过对标准零应力试样和标准应力试样的X射线应力测试,研究了钛及钛合金X射线应力测试中准直器直径、计数时间和计数次数变化对衍射峰强度、净峰强度、半高宽、应力测试结果的影响规律,在此基础上确定了钛及钛合金X射线应力测试参数的选择方法,并对钛合金电子束焊接头的残余应力进行了测试.结果表明,随着准直器直径增大和计数时间增长,衍射峰强度增大,衍射峰形改善,测试结果准确性提高;随着计数次数增加,衍射峰形改善,测试结果准确性提高;所确定的测试参数对钛合金电子束焊接头残余应力测试的结果满足相关标准要求.     

空化水喷丸诱导45钢残余应力场的数值模拟与验证

空化水喷丸工艺是利用淹没式空化射流中微小空泡在材料表面溃灭时产生的冲击波压力,用该压力来诱导金属零部件的表面形成压缩残余应力层,进而提高其疲劳寿命。本文依据空化水喷丸强化45钢的试验,运用ANSYS/LS-DYNA软件建立非线性无弹性模型中的双线性各向同性模型,模拟了空化水喷丸工艺过程中冲击波压力和材料相互作用的动力学过程,以及形成在表层的压缩残余应力场分布规律,讨论了本构关系、网格划分、载荷大小、加载历史等关键问题。采用不同峰值载荷的冲击波压力和多冲击波连续加载的方法,实现了对残余应力场分布的预测。利用微小部残余应力测定装置(PSPC/MICRO)对上述工艺条件诱导残余应力的大小进行测定,数值模拟的结果和X射线衍射法测得的残余应力大小和分布吻合较好。     

轧制铝合金的X-射线法残余应力测试

在轧制铝合金的X射线残余应力测试中,由于存在择优取向,在不同Ψ角位置参与衍射的晶面数目不同,造成不同Ψ角位置的衍射强度出现差异,影响衍射峰的θ-2θ位置的判断,进而2θ-sin2Ψ和I_p-sin2Ψ出现不同程度的震荡,造成测试结果准确度下降.文中采用“多晶面衍射法”从衍射峰形和强度分布出发,分析了轧制铝合金测试过程中不同衍射晶面随Ψ角位置衍射强度的变化,然后选择合适的峰形进行拟合.结果表明,采用“多晶面法衍射”可以保证衍射峰型和强度比,进而得到的测试结果和理论值吻合度较好,满足对轧制铝合金测试结果的要求.     

轮廓法测量残余应力研究进展

轮廓法是一种基于截面解剖法的残余应力测量方法,可以获得目标平面法向的残余应力二维分布云图。经过20多年的发展与完善,轮廓法已经被广泛应用在航空航天、核电、高端装备制造等许多重要领域,尤其适用于焊接件、金属连接件和异型工件的残余应力测量。文中详细介绍了轮廓法测量的优势,分析了轮廓法测量的理论依据、测量步骤、误差修正、拓展应用、试验验证及研究热点,深入探究在一次切割轮廓法测量基础上发展起来的多次切割轮廓法、断裂轮廓法和X射线衍射法的叠加测量、近表面残余应力轮廓法测量等方法,这些方法克服了常规轮廓法测量断面应力、近表面应力方面的技术限制,可获得工程结构件的三维残余应力分布,针对不同的工程应用需求调整切割方法及测量方案以提供技术支持,拓展了轮廓法测量的应用范围。该文旨在为国内的同行提供参考,助力轮廓法在国内科学研究和工程应用方面的推广应用。 创新点： (1)对比常用的工程残余应力测量方法,明晰轮廓法测量的技术优势及其适用范围。(2)分析轮廓法测量过程中可能引入的试验误差,提出相对应的解决方法。(3)拓展轮廓法的应用范围以满足三维应力测量需求。