残余应力测定流程详解：从样品准备到报告输出全步骤。

1.样品准备

-取样：从待测工件（如焊接接头、机械加工表面）切割小块样品（通常≤50mm³），确保切割过程不引入新应力（如水冷切割）。

-表面处理：

-清洁：去除油污、氧化层（可用丙酮超声清洗）。

-电解抛光：去除表层塑性变形层（深度约20-50μm），暴露无应力晶面。避免机械研磨以防应力干扰。

-标记测量点：在样品表面明确标注待测位置（如焊缝熔合线、热影响区）。

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2.设备校准

-XRD仪器准备：

-选用Cr-Kα或Cu-Kα靶X射线源。

-校准测角仪角度（2θ精度±0.01°）。

-标定应力常数：使用无应力标准粉末（如硅粉）验证衍射角准确性。

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3.测试流程

-固定样品：将样品置于样品台，确保待测点与射线束中心对齐（激光定位辅助）。

-设定参数：

-选择衍射晶面（如α-Fe的{211}面）。

-设定2θ扫描范围（如钢铁材料约150°–156°）。

-ψ角旋转测量：

-在多个ψ角（通常0°、15°、30°、45°）采集衍射峰。

-每个ψ角下扫描2θ，获取衍射峰位（如半高宽法拟合峰顶）。

-重复性验证：同一测量点重复2-3次，确保数据标准差<10MPa。

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4.数据处理

-计算晶面间距d：由布拉格方程\(2d\sinθ=nλ\)导出各ψ角的d值。

-线性回归分析：绘制\(d\spacevs.\space\sin^2ψ\)曲线，斜率\(m=\frac{1}{2}σ_\phiS_2\)。

-应力计算：

-公式：\(σ_\phi=\frac{m}{\frac{1}{2}S_2}\)

-其中\(S_2\)为X射线弹性常数（如α-Fe的\(S_2=5.67\times10^{-6}\space\text{MPa}^{-1}\))。

-误差评估：检查拟合度（R²≥0.95），剔除异常点。

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5.报告输出

-内容包含：

-样品信息（材料、处理工艺、测量位置照片）。

-测试参数（X射线靶材、晶面、ψ角序列）。

-应力值及方向（表面法向/切向应力）。

-误差范围（±20MPa典型工业精度）。

-应力分布图（如焊缝横截面应力云图）。

-结论建议：评估应力是否超标（如超过材料屈服强度70%需退火处理）。

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关键注意事项

-环境控制：恒温（23±1℃）防热胀冷缩影响。

-安全防护：X射线屏蔽室+辐射监测。

-方法验证：对已知应力样品（四点弯曲标样）做对照测试。

>全程耗时约2-4小时/点，适用于金属、陶瓷及涂层。深度剖面需配合逐层抛光（破坏性），非破坏性替代方案可选中子衍射或同步辐射。