X射线衍射法测试轧板表面残余应力

从试验角度讨论采用X射线衍射法测试轧板表面残余应力时遇到的一些问题。用X射线衍射法测试织构材料的表面残余应力时会出现2θ-sin2ψ震荡现象,但是测得的应力数据与加工工艺仍保持对应,反映出不同工艺对板材表面残余应力的影响。考虑到在较大的ψ角范围内缩小各衍射峰强度差异,对于面心立方钢铁材料宜选用(311)晶面测试。增加测试的ψ角站数也有助于得到好的应力测试效果。     

X射线法测量多晶材料残余应力

简要介绍了机械工件(或构件)的残余应力的来源及其对机械工件使用寿命的影响。概述了晶体残余应力测量中的有损检测和无损测量各自所包括的具体测量方法以及各测量方法的特点和适用情况。重点阐述了X射线法测量残余应力的基本原理、特点和测量时应注意的问题。     

铝合金厚板残余应力测试方法有效性分析

通过分析试件应力分布的均匀性,对裂纹柔度法和层削法测试结果的有效性进行了评价。结果表明:深层应力测试方法能有效描述应力分布均匀的试件内应力的真实分布;对于应力分布均匀性差的试件,测试结果反映的是综合应力,不能有效描述内应力的真实分布,内应力分布的准确描述需要结合有限元仿真、表面测试和深层应力测试进行综合评价。     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。     

陶瓷—金属连接残余应力X射线衍射测试方法

用大功率的ＭＸＰ１８－ＨＦ Ｘ射线衍射仪测量了金属与陶瓷连接处的残余应力分布。实验表明，该衍射仪Ｘ射线强度高，光斑细，适用于材料残余应力分布的精确测量。通过用它对金属－陶瓷界面应力梯度的测量，为残余应力的缓解提供了依据。     

碳纤维复合材料界面残余应力的X射线衍射分析

根据碳纤维的晶体学特点,提出了利用X射线衍射技术分析碳纤维/树脂基复合材料界面残余应力的新方法。通过在环氧树脂基体中引入膨胀单体,改变界面残余应力,对本文提出的方法进行了验证     

铝合金厚板淬火残余应力的研究进展

结合作者近期的研究工作分析了铝合金厚板淬火残余应力的形成机理及分布;介绍了采用有限元技术开展铝合金厚板淬火残余应力数值模拟的研究进展;根据实验和数值模拟结果,提出了一种可较好解释铝合金厚板淬火残余应力形成机理与分布的局部平衡的"应力与应变波动"模型;分析了该领域存在的主要研究困难,指出了其研究方向.     

短波长X射线衍射无损测定铝板内部残余应力

利用重金属靶短波长特征X射线WKα1对轻质材料的强穿透性,自主研发了1台用于工件内部晶体物质衍射分析的短波长X射线衍射仪(SWXRD).介绍了短波长X射线衍射仪无损测定工件内部应力的原理和方法,在国内首次无损地测定了30 mm厚7075铝合金淬火板内部残余应力及其分布,并与中子衍射和高能同步辐射的短波长X射线衍射测定内...     

两种残余应力测定方法的研究和比较

先用X射线衍射法再用盲孔法测定了同一试样的残余应力,对测试结果进行了分析比较。结果表明：对于残余应力分布不随深度改变的情况,两者结果一致;但对于其他情况,两种方法得到的结果不一致。通过测试残余应力沿试样深度的分布和从原理上比较两种测试方法的不同,得出盲孔法的测试结果受深层残余应力分布影响,而X射线衍射法的测试结果不受其影响。     

Residual Stresses Comparison Determined by Short-Wavelength X-Ray Diffraction and Neutron Diffraction for 7075 Aluminum Alloy

High strength Al alloy 7075 is widely used in aeronautic and space domains. However, when the thick plate of 7075 alloy is quenched improperly, large residual stress (RS) will be produced which leads to the loss of performance in resistance corrosion, fatigue and fracture. It is necessary to get the detailed information about residual stress distribution in the quenched plate. Conventional X-ray diffraction, a viable residual stress test method, can only reveal the RS state near surface layer due to limited penetrated depth. RS in the bulk components now can usually be analyzed by neutron diffraction or hard X-ray diffraction of high energy synchrotron in non-destructive way. Here a novel non-destructive method using short-wavelength characteristic X-ray diffraction meter (SWXRD) with the X-ray tube of tungsten anode target to determine the RS within the materials is developed in China. This paper revealed the RS distribution in a 20 mm thick plate of 7075 Al alloy determined by SWXRD and typical neutron diffraction (in LLB laboratory of France). The RS distribution through the thickness of Al plate shows a good agreement with the result determined by SWXRD compared with neutron diffraction.     

Finite Element Analysis of Residual Welding Stresses and Deformation for a 5A06 Aluminum Alloy Plate

Strength of Materials - The residual stresses and deformation, in terms of the thermoelastoplastic theory, were simulated with the finite element method using ANSYS 13.0 software for a 5A06...     

预拉伸条件下铝合金筒体焊接残余应力和变形的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,分别对施加及不施加拉伸应力的铝合金筒体环焊缝对接焊接过程中的应力场及变形进行了模拟分析。计算结果表明:预拉伸焊接可以有效减小铝合金薄板的焊后残余应力和变形。当预拉伸应力为材料屈服强度的90%时,焊缝残余应力较无预拉伸的降低近52%,同时,铝合金筒体焊接残余变形也大幅减小。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击性能

采用搅拌摩擦焊对厚度为30 mm的2A12铝合金板材进行对焊连接,分析了接头不同厚度处的微观组织与冲击性能。结果表明:随着热输入量的减少,接头上层的晶粒相比于下层出现了粗化现象,导致接头上层区域的冲击韧性低于下层。焊核区晶粒最为细小,热机影响区次之,热影响区晶粒最为粗大;焊核区的冲击韧性高于热影响区,热机影响区由于存在微型裂纹,所以冲击韧性最低。焊核区上层的晶粒尺寸小于热机影响区下层的晶粒尺寸,但焊核区上层的冲击韧性低于热机影响区下层的冲击韧性,这是由于焊核区所含的Al₂CuMg脆性第二相的数量较多。焊接接头冲击韧性的变化不仅与焊缝不同区域的微观组织变化有关,还与该区域的第二相数量有关。     

铝合金厚板拉伸过程横向残余应力消减分析

运用Marc有限元软件对厚板预拉伸过程进行模拟分析,获得厚板沿厚度纵、横两个方向应力分布.结合仿真和实验,阐述了拉伸过程中横向应力削减现象,同时,将横向与纵向应力削减效果进行分析,论述了厚板横向残余应力演变的机理.分析认为,高强度残余应力使材料处在高弹性势能状态,在外力触发下有利于破坏晶粒横向平衡,从而改变了晶粒间原有应力平衡状态,实现横向应力逐层削弱.     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动行为研究进展

搅拌摩擦焊接过程中,焊缝成形与金属流动行为密切相关,而金属流动又取决于焊接工艺参数、搅拌头形貌、材料本身性能及温度场分布等影响因素。与铝合金薄板搅拌摩擦焊不同,厚板焊接时焊缝上部、下部温差太大,导致焊缝材料流动形态发生较大变化。基于焊缝成形理论,从焊缝金属流动分析方法、影响因素出发,分析厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动形态及特征,探讨焊缝中疏松、未焊透、包铝伸入、弱连接等缺陷的形成原因,揭示厚板搅拌摩擦焊焊缝成形机理。研究结果为铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接技术在航空、航天等高科技领域的广泛应用提供科学依据和理论基础。     

淬火应力场对铝合金厚板固有频率的影响

建立7075铝合金厚板淬火残余应力场数学模型,理论与实验探讨振动时效中淬火残余应力场对板固有频率的影响。结果表明,板尺寸、密度、均匀性等物理材料特性确定时,其固有频率主要受到残余应力场的分布状态影响,且高阶固有频率受残余应力的影响比低阶固有频率大。淬火残余应力场总是增大板的固有频率,振动时效消减或均匀化残余应力的同时,也将降低各阶次固有频率。     

ZL205A大厚板铝合金TIG堆焊组织与性能研究

目的 解决壁厚25 mm的ZL205A铸造铝合金在多层多道TIG焊过程中接头易出现气孔和虚焊等问题,进而实现大厚板ZL205A的高质量焊接。方法 采用TIG堆焊方法对25 mm厚的ZL205A进行焊接,研究不同层间焊接电流对接头组织和力学性能的影响。结果 焊后接头焊核区存在明显的气孔缺陷,随层间焊接电流的增大,气孔缺陷数量和尺寸显著增加。焊接接头根据组织特征分为焊核区、熔合区、热影响区和母材区,其中焊核区晶粒尺寸最小,约为20μm,仅为母材晶粒尺寸的1/5左右。在焊核区晶界处弥散分布了大量Al₂Cu、Al Cu及少量Al₁₂CuMn₂颗粒相。随焊接电流的增大,接头拉伸强度及伸长率呈现先增大后减小的趋势,其最大拉伸强度为母材强度的94%,最大伸长率仅为母材伸长率的41.72%。在最优焊接电流下,接头拉伸断裂位置为母材处和焊缝处,气孔缺陷是导致焊缝断裂的主要原因,而母材断裂的主要原因为晶界间存在较多脆硬性AlCu/颗粒相。结论 采用TIG多层多道的焊接方法通过控制不同层间电流可以实现25mm厚ZL205A的高强度焊接。     

船用5083铝合金厚板搅拌摩擦焊接工艺研究

研究了30 mm厚铝合金5083板材双面对接焊不同焊接速度和旋转速度的焊接参数组合对焊接接头成型质量及力学性能的影响,结果表明,当焊接参数处于旋转速度为400 r/min~600 r/min,焊接速度为80mm/min~120 mm/min的工艺参数窗口内时,可以获得焊缝成型质量与抗拉性能优异的焊缝。     

压痕应变法测试车桥用钢的表面残余应力

采用压痕应变法分别对某车桥用钢在单矫和复矫(二次矫直)工艺条件下表面残余应力的分布情况进行了研究。结果表明:车桥用钢在剪切下料后出现的板形缺陷与钢板表面的残余应力大小和分布有直接关系,当表面残余应力或者正反面残余应力的差值较大时,钢板容易出现瓢曲等板形缺陷。这也说明了应用压痕应变法测试钢板表面的残余应力可以在剪板前有效地预测钢板变形情况,应用该技术可以有效地指导钢板轧制和矫直工艺的调整。