X射线衍射法测试TC_4钛合金喷丸残余应力的精确度研究

从残余应力测试原理出发,结合自制原位拉压试验装置,评估了X射线衍射法测试钛合金喷丸表面残余应力的准确度。同时,利用卷积和概率论推导测试不确定度的计算方法,并对X射线衍射法测试钛合金喷丸表面残余应力的不确定度进行分析。结果表明,X射线弹性常数1/2S_2~(hkl)是影响残余应力测试准确度的关键参数,随着喷丸样品表面状态的变化,残余应力测试不确定度发生不同程度的波动。     

用实验—有限元法确定圆环中残余应力的分布

1 简介为提高高压圆筒的承载能力和疲劳强度,常采用自增强处理工艺,使简体内壁产生残余压应力。残余应力的无损检测方法有X射线法、磁测法、超声法等。X射线法和磁测法只能测定试件表面一薄层材料的残余应力,超声法也只能测定简单应力状态的构件(如螺栓的轴向拉力),而对于象厚壁圆筒经自增强处理后的残余应力,用该法测定十分困难。残余应力的     

圆锥滚子形变强化表层的残余应力分布

用X射线衍射方法测定了形变强化圆锥滚子沿层深的残余应力分布、X射线半高宽和表面残余奥氏体量。结果表明：圆锥滚子强化表层存在残余压应力；残余压应力峰出现在距表面约2001μm处，峰值随强化时间延长而增大，强化16h达最大，此后则减小；强化过程中滚子表面及次表面X射线半高宽减小，约在50μm处有一极小值。     

304不锈钢薄壁焊管表面残余拉应力的测定及消除

利用X射线应力测定仪采用不同的条件分别测定了304不锈钢薄壁焊管的表面轴向和切向残余应力,并研究了950℃保温30min水冷热处理前后其表面残余应力的变化。结果表明:采用铬靶Kβ辐射、2mm准直管测得的残余应力数据稳定且绝对误差小;热处理前薄壁焊管表面存在较大的残余拉应力,且焊管表面切向残余应力大于轴向残余应力;热处理后,表面拉应力变为压应力。     

微晶玻璃超光滑表面残余应力的对比分析研究

通过对微晶玻璃、陶瓷、金属3个试件进行超精密加工,使试件表面粗糙度值达到纳米级,采用非破坏性的X射线衍射sin2ψ法测量原理对不同试件的残余应力进行了测试研究。结果表明：在试验条件下,3个试件都只存在残余压应力,并且陶瓷的残余压应力最大,金属残余压应力最小。超光滑表面残余应力的研究对提高表面完整性,改善加工工艺具有重要的意义。     

用X射线应力仪测量凸轮轴表面激光淬火相变层的残余应力

利用CO2激光对凸轮轴所用材料QT600-3表面进行了淬火处理试验,并用X-350A型X射线应力仪测定其残余应力分布,分析了残余应力的形成机理.结果表明:经CO2激光淬火后QT600-3的显微组织为隐晶马氏体 石墨,残余应力均为压应力,其值在120 MPa以上,且随着功率的增大而增加;相变层深度随着扫描速率和光斑直径的增加而减小,且随着功率的增大而增加;激光淬火后的材料组织结构比较均匀,有利于提高凸轮轴的使用寿命.     

等离子喷涂制备Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层的性能

以NiCrAlY为金属黏结层材料、以Al_2O_3和ZrO_2为陶瓷层材料,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备了3种热障涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和晶相进行了表征,并研究了涂层的抗高温氧化性能和抗热震性能。结果表明:NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2复合结构热障涂层表面无孔洞和裂纹等缺陷,高温氧化后该涂层主要包括Mg_2Zr_5O_(12)和(Fe,Mg)(Cr,Fe)_2O_4两种晶相;由于Al_2O_3的阻氧作用,NiCrAlY/Al_2O_3/ZrO_2涂层具有最佳的抗高温氧化性能;NiCrAlY/ZrO_2涂层层间材料的热膨胀系数呈梯度变化,表现出最佳的抗热震性能。     

Al2O3基陶瓷刀具干切削淬硬钢H13时的加工表面质量研究

试验研究了不同速度下Al_2O_3/(W,Ti) C陶瓷刀具的磨损寿命以及不同后刀面磨损量时对应的切削温度,不同切削速度时刀具后刀面磨损量对表面粗糙度、表面残余应力以及加工硬化等表面完整性的影响规律及机制。结果表明:随着切削速度提高,工件已加工表面粗糙度减小;随着陶瓷刀具后刀面磨损量增加,表面粗糙度先减小后增大;已加工表面的残余压应力随切削速度增大而逐渐减小;表面残余应力随后刀面磨损量增大从残余压应力向残余拉应力转变;随着切削速度的提高,工件表面加工硬化逐渐降低;已加工表面显微硬度值和硬化层深度随后刀面磨损量增加而增大。     

轴承套圈强化研磨表面残余应力试验研究

结合疲劳裂纹扩展原理,分析残余压应力对材料表面的疲劳裂纹扩展速率的影响。采用电磁无心夹具对轴承套圈进行定位,利用新型轴承强化研磨机对轴承套圈表面进行加工,基于X射线衍射法测定轴承套圈加工后的表面残余应力。试验结果表明,强化研磨加工使轴承套圈表面的残余压应力增大,提高工件服役可靠性。     

超声辅助磨削后纳米ZrO_2陶瓷的表面残余应力

在自行研制的二维超声辅助磨削系统下对纳米ZrO2陶瓷进行了磨削加工,采用X射线衍射仪对其表面残余应力进行了测试,研究了磨削参数对其残余应力的影响,并与普通磨削后的表面残余应力进行了比较。结果表明:两种磨削方式下表面残余应力皆为压应力,且随着磨削深度的增大,两种磨削方式下表面残余应力均呈现出减小趋势,但超声辅助磨削后表面残余压应力的减小趋势较普通的缓慢;相同条件下,超声辅助磨削后表面残余压应力大于普通磨削的;其他参数不变,随着砂轮磨料尺寸的增大,两种磨削方式的表面残余压应力都呈上升趋势。     

DD3镍基单晶高温合金喷丸层残余应力的X射线衍射分析

对DD3镍基单晶高温合金表面进行喷丸处理,利用X射线衍射方法研究了喷丸层中残余应力沿层深的分布。结果表明:喷丸层中存在的残余压应力在层深为10μm处达到最大值,且随着层深的增加而降低;喷丸表层单晶组分中的残余压应力与多晶组分中的基本接近,次表层中两者存在较大差别,随着材料层深的增加二者的差别更加明显,单晶组分中的残余压应力水平更高,分布深度更大。     

丝织构对薄膜X射线残余应力分析的影响

具有择尤取向的薄膜材料因弹性呈现各向异性,在利用X射线衍射法测定薄膜残余应力时,常发生d-sin^2ψ测试曲线的非线性振荡,无法得到准确的应力值。本文利用Voigt、Reuss和Kroner模型计算了TiN薄膜的弹性常数随ψ角的分布在低ψ角区发生的弯曲。与实测PVDTiN薄膜的应力测试曲线的弯曲情况相似,说明丝织构的确可能造成薄膜应力测试d-sin^2ψ曲线的低ψ角弯曲。     

GH742合金激光冲击强化后的表面残余应力

采用X射线衍射法对GH742合金激光冲击强化后的表面残余应力进行了测试,采用云纹干涉结合盲孔法对残余应力随深度的分布进行了测试。结果表明:GH742合金经激光单点冲击后,表面残余压应力最高可达1 180MPa,且残余压应力层深度达到1.2mm;50%光斑搭接率强化后的表面残余压应力约为1 100MPa。     

陶瓷/金属钎焊接头残余应力的测量及数值计算

用微区X射线衍射仪测量了陶瓷／金属接头陶瓷表面离边缘0．2mm处的残余应力的大小和分布，用热弹塑性有限元方法，在考虑了材料性能参数随温度变化的情况下，对接头残余应力的大小和分布进行了计算。结果表明，计算值和测量值的趋势基本一致，都是在陶瓷侧的外表面靠近界面的地方存在着最大的轴向拉应力。X射线衍射测量结果还表明，Si3N4／40Cr接头的钎料层较厚时，接头的残余应力值较高。     

微喷砂处理对AlTiN涂层刀具表面性能的影响研究

涂层刀具以其自身的优势广泛应用于制造业中,而表面处理能够提高刀具表面性能;其中,微喷砂处理技术能够实现刀具性能的提升。选取Al_2O_3、ZrO_2两种喷料针对AlTiN涂层刀具进行微喷砂试验,探究微喷砂对AlTiN涂层刀具表面形貌、表面粗糙度以及残余压应力的影响;研究表明:喷砂时间过长或喷砂压强过大会冲蚀掉部分AlTiN涂层,影响刀具切削性能,增大表面粗糙度值;而合适的喷砂参数(喷料种类、喷砂时间和喷砂压强)能够减小表面粗糙度值并且增加表面残余压应力。该研究能够为微喷砂的参数设定提供指导性意见,有助于推动涂层刀具表面处理技术的发展。     

TC18航空钛合金机械研磨处理疲劳特性实验研究

介绍了对TC18航空钛合金表面进行不同时间的机械研磨处理的情况,并利用X射线衍射技术对机械研磨处理前后试样表面残余应力状态进行测定;分析了不同研磨时间处理后试样中残余应力分布对航空钛合金试样疲劳强度的影响。实验研究表明,机械研磨处理在TC18钛合金试样表面产生了高幅值残余压应力,它能有效地抑制疲劳裂纹的扩展,在一定时间范围内,随着研磨时间的增加,疲劳强度逐渐改善。     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

纳米ZrO2陶瓷超声振动磨削表面残余应力试验研究

采用超声振动磨削和普通磨削方式,利用X射线衍射分析仪,对纳米氧化锆陶瓷表面残余应力进行了研究.实验结果表明,纳米氧化锆陶瓷磨削表面产生的残余应力都表现为压应力;随着磨削深度的增加,超声振动磨削表面残余应力减小趋势较缓;磨削表面残余应力随着磨粒的增大呈上升趋势,且普通磨削表面残余应力上升的趋势较超声振动磨削的要快.     

激光激发表面波法测铸铁制动盘残余应力!

基于声弹性理论,使用自主研发的基于压电传感器的激光超声场检测仪对Q235钢的表面应力与激光激发表面波速间的关系进行了研究,并与采用表面波压电探头测得的试验结果进行对比;采用该试验装置得到了铸铁制动盘表面应力与激光激发表面波速的关系,应用激光激发表面波法测得制动盘表面不同位置的残余应力,并与X射线应力法的测试结果进行了对比。结果表明:采用激光激发表面波法测得Q235钢的声弹性系数为1.02×10~(-5) MPa~(-1),与采用表面波压电探头测得的结果非常接近,测试精度较高;采用X射线应力法和激光激发表面波法测得的铸铁制动盘不同位置的残余应力均为压应力,应力大小不同但变化趋势一致。     

不同强度喷丸处理后铝锂合金表面的残余应力

在不同喷丸强度下对铝锂合金进行了表面喷丸处理,采用X射线衍射法和盲孔法分析了其表面及近表层的残余应力。结果表明:采用不同喷丸强度处理后试样表面90°方向(平行喷嘴移动方向)的残余压应力高于0°方向(垂直喷嘴移动方向)的,90°方向的衍射峰积分宽度大于0°方向的,说明喷丸强化后试样在90°方向产生了更大的微应变;试样近表层残余压应力随层深的增加先增大后减小,最终趋于0;较高强度喷丸处理后试样表面和距表面0.15mm内的残余压应力小于较低喷丸强度处理的,而最大残余压应力、最大残余压应力深度以及残余压应力场深度均大于较低强度喷丸处理后的。