[发明专利]追踪特定取向二阶应力分布的中子衍射测量方法及系统

说明书

本发明提供了一种追踪特定取向二阶应力分布的中子衍射测量方法及系统，包括：步骤1：根据样品晶体结构特点确定拟追踪晶粒取向及其待测{hkl}晶面组；步骤2：通过织构标定或理论计算，确定各待测{hkl}晶面空间衍射几何位置；步骤3：利用中子衍射测量待测{hkl}晶面；步骤4：计算所追踪晶粒取向的三维应力张量并输出结果；步骤5：若进行原位实验，则改变原位环境后，返回步骤3，继续执行，获得所追踪晶粒取向的原位三维应力张量并输出结果。本发明通过利用中子衍射技术对特定晶粒取向的追踪，解决了多晶材料内部不同晶粒取向二阶应力张量测量的问题。

技术领域

本发明涉及中子衍射应用技术领域，具体地，涉及一种追踪特定取向二阶应力分布的中子衍射测量方法及系统。

背景技术

衍射法是一种适用于晶体材料的无损应力检测技术，可检测特定的化学相和结构相，其实验源主要有X射线和中子。相比于X射线衍射，中子衍射技术的穿透性更强，能测量的体积更大，能取样的晶粒数目更多，能检测材料内部的应力信息，是研究各向异性行为的一种有效的检测手段。

因此，现有技术中(申请号为201410654841.4的中国专利，公开了“利用中子衍射法测量镍铝青铜残余应力的方法”)利用中子衍射技术开发了一套残余应力的检测方法，但是在残余应力的测量中，都假设材料是均匀各向同性的，无法探究不同取向晶粒的应力差异。

本发明根据晶体学原理计算某取向晶粒中待测晶面在空间中的衍射方向，并利用中子衍射方法追踪测量此取向晶粒中各晶面的三维应变，通过分析和计算可得到该取向晶粒的三维应力张量。

专利文献CN110196126A(申请号：201810156822.7)公开了一种镍基高温合金盘锻件的宏观残余应力的中子衍射测量方法，所述方法包括，步骤一：确定中子衍射测量参数；步骤二：从所述盘锻件的残余应力集中处切割试样，将所述试样进行退火热处理；步骤三：将经过所述步骤二退火热处理的试样，在所述步骤一中设定的中子衍射测量参数下，测量经过所述步骤二退火热处理的试样的晶格间距；步骤四：将所述盘锻件在所述步骤一中设定的中子衍射测量参数下，测量所述盘锻件的晶格间距，得到所述盘锻件的宏观残余应力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种追踪特定取向二阶应力分布的中子衍射测量方法及系统。

根据本发明提供的追踪特定取向二阶应力分布的中子衍射测量方法，包括：

步骤1：根据样品晶体结构特点确定拟追踪晶粒取向及其待测{hkl}晶面组；

步骤2：通过织构标定或理论计算，确定各待测{hkl}晶面空间衍射几何位置；

步骤3：利用中子衍射测量待测{hkl}晶面；

步骤4：计算所追踪晶粒取向的三维应力张量并输出结果；

步骤5：若进行原位实验，则改变原位环境后，返回步骤3，继续执行，获得所追踪晶粒取向的原位三维应力张量并输出结果。

优选地，所述步骤1包括：某一晶粒取向表示某一组空间朝向相同的所有晶粒。

优选地，所述步骤1包括：{hkl}uvw晶粒取向表示{hkl}晶面的法向量与样品法向共线，{uvw}晶面的法向量与样品轧制方向共线的空间朝向。

优选地，所述步骤3包括：对所追踪的每个晶粒取向选取至少6个线性无关的{hkl}晶面进行测量。

优选地，所述步骤4包括：

步骤4.1：拟合每个单峰谱图，得到各晶粒取向的不同{hkl}晶面衍射峰的衍射角位置与半高宽变化；

步骤4.2：根据布拉格定律计算各个{hkl}晶面的应变；

步骤4.3：根据多个{hkl}晶面的应变计算三维应变张量；