一种测量残余应力沿表面层深度分布的有效方法

本文介绍了利用X射线衍射测量残余应力沿表面层深度分布的一种方法。此方法可用于测量各种表面强化工艺或材料去除工艺所产生的残余应力沿层深的分布规律,其测量结果与剥层法基本一致。     

电沉积太阳电池用Cu(In,Ga)Se2薄膜

在Mo基底上,采用恒电位法从含有CuCl2、InCl3、GaCl3、H2SeO3、柠檬酸的水溶液中电沉积制备Cu(In,Ga)Se2薄膜,用HCl调节pH值为2.5,并对沉积薄膜400℃左右Ar气氛中退火20min。对退火前后的膜进行X射线衍射,扫描电镜和能谱分析仪分析,结果表明,电沉积制备的Cu(In,Ga)Se2薄膜为黄铜矿结构,退火后,共沉积薄膜的结晶度提高,晶粒尺寸增加,Se含量减少。     

La0．9Ba0．1MnO3—δ薄膜的结构及物性研究

通过射频磁控溅射法在Si(100)基片上沉积了La0.9 Ba0.1MnO3-δ(IJBMO)薄膜,并得到在不同温度下退火后的薄膜.采用X射线衍射(XRD),扫描隧道显微镜(STM),X射线光电子能谱(XPS),四探针法等手段对退火后薄膜的结构、微结构、表面化学态、磁电阻等性质进行了系统研究,结果表明,薄膜在800～850℃温度范围内退火,形成单相结构且晶粒与基片之间存在着相对固定的外延关系.退火温度不同会引起薄膜中含氧量的不同.在温度为300K,磁场为1.5T的条件下,退火温度为850℃的薄膜样品磁电阻可高达30%.     

IBAD法沉积TiN薄膜的机械和耐腐性

用离子束辅助沉积(IBAD)方法在医用不锈钢317L基底上沉积TiN陶瓷薄膜。通过X射线衍射(XRD)和俄歇电子能谱(AES)分析研究了薄膜的微结构；测试了薄膜的耐磨性及薄膜与基底的附着力：运用电化学腐蚀的方法检测了薄膜在Hank’s模拟体液中的耐腐蚀性能。研究结果表明：用高、低能氮离子束兼用的IBAD方法沉积TiN多晶薄膜后，材料表面结构和性能发生明显改变。表面硬度和耐磨性有明显提高，在Hank’s模拟体液中显示出更强的抗腐蚀能力。     

CVD-SiC反射镜制备过程中热应力变形的研究

采用CVD工艺在反应烧结碳化硅(RB-SiC)反射镜坯体上沉积了一层致密的碳化硅薄膜作为反射镜镜面.CVD-SiC和RB-SiC热物理性能上的差异引起的热残余应力和热变形,在很大程度上影响反射镜的质量,本文采用有限单元法计算了沉积过程中反射镜的温度场、应力场和热变形,采用X射线衍射方法测试了薄膜表面的残余应力.分析结果表明,薄膜存在较大的残余应力,包括热应力和本征应力,两者量值相当,热变形很小.     

退火对CoFe薄膜结构特性的影响

利用粉末冶金方法置备了Co90Fe10靶材,用X射线能量损失谱(EDX)分析靶材成分,并利用X射线衍射分析靶材的结构。CoFe薄膜在优于5.5×10-4Pa的本底真空度下室温沉积在热氧化Si基片上,样品在3×10-5Pa真空度下分别进行了450℃和500℃的60min退火处理。用EDX和俄歇电子能谱分别分析了靶材和薄膜的成分中Co,Fe的比例。X射线衍射发现沉积在热氧化Si基片上的CoFe膜(111)晶面面间距明显小于靶材相应晶面面间距,退火处理使膜(111)晶面面间距明显增大,趋向靶材面间距。磁阻特性测量表明室温沉积的薄膜磁电阻经450℃和500℃退火后得到非常明显改善。     

Ce-TZP/Al2O3复相陶瓷组织与力学性能的试验研究

以自制的高纯超细Ce-TZP/Al2O3复合粉为原料,采用无压和热压两种烧结工艺制备CeTZP/Al2O3复相陶瓷,分析了两种烧结工艺对材料的组织与性能的影响,并采用X射线衍射法对样品的烧结表面和断口进行物相分析,探讨样品在外加应力作用下产生的应力诱导t-ZrO2→m-ZrO2相变增韧效应.     

用检测残余应力方法预报航空件突变断裂的可行性

残余应力是影响零件疲劳、断裂的重要因素和表征构件早期质量的重要参量。本文着重介绍了无损检测残余应力的X射线衍射法和磁弹性法 ,阐述了用检测残余应力的方法预报航空结构件突变断裂的可行性。     

聚丙烯腈基碳纤维高温处理过程中石墨微晶的生长

分别采用激光拉曼光谱法(Raman)、广角X一射线衍射法(WAXD)研究并比较了聚丙烯腈基碳纤维在高温处理过程中,石墨结构形成时微晶的生长,尤其是在宽度方向上的增长规律.结果表明,在所选取的高温处理温度范围内,随着处理温度的不断提高,在石墨层面间距不断减小的同时,微晶在宽度方向上的增长基本上呈线性.拉曼光谱和X-射线衍射两种分析手段均能有效表征石墨微晶及片层结构,但由于基本空间模型的不同,两者所反映的基本结构信息有一定差别.     

光学滤光片薄膜边缘应力研究

以光学滤光片薄膜边缘应力作为对象,研究了Ge/Zn S单、多层光学薄膜应力的变化规律。通过实验研究了离子束轰击能量以及真空退火温度等因素对Ge/Zn S光学薄膜应力类型、大小、变化及其分布的影响规律。Zn S薄膜的应力为压应力,采用离子束辅助工艺后薄膜边缘应力变得均匀;真空退火使Zn S薄膜的应力减小为原来的一半。通过优化沉积参数和张应力、压应力薄膜的组合降低了Ge/Zn S多层光学薄膜的应力,结果表明其平均应力分别为0.1 MPa,而且处于压应力状态。     

SiC晶体测温判读技术研究

针对航空发动机热端部件表面温度准确测量的需求,开展了SiC微型晶体测温判读技术研究。采用中子辐照技术破坏SiC晶体的有序结构,使晶体内部产生缺陷,再通过退火处理消除晶体内部缺陷。拉曼光谱分析结果表明,晶体内部残余缺陷浓度随着退火温度的升高而降低。X射线衍射结果显示,样品的衍射角和半高宽分别随退火温度的升高以近似线性的趋势增大和降低。根据晶格参数可以得到温度标定数据库与标定曲线。采用Matlab编写了SiC晶体测温判读软件,判读软件的测温范围为500～1 400℃,判读误差为0.447%。     

液体火箭发动机端面密封用石墨材料内部缺陷检测工艺方法

介绍了石墨材料的制造工艺和缺陷类型,并结合液体火箭发动机端面密封的工作特性,阐明了端面密封用石墨材料内部缺陷检测的必要性。对目前通用的无损检测方法进行了对比分析,确定了适用于液体火箭发动机端面密封用石墨材料内部缺陷的X射线检测方法,并对X射线检测过程中图像灰度、对比度、电压、电流、滤片及积分时间等关键工艺参数的影响因素进行了对比分析,确定了石墨材料内部缺陷检测的工艺参数设置准则及高精度检测方法,实现了石墨材料内部孔隙的可视化仿真分析,并提出了一种基于图像处理的石墨材料气孔率统计计算方法,最终建立了液体火箭发动机端面密封用石墨材料内部典型缺陷的特征标样。     

X射线衍射法测量残余应力的相对误差及不确定度评定

利用原位拉伸机进行单轴连续加载,对X射线法测量钛合金残余应力的应力增量进行验证;依据JJF 1059.1-2012标准,对钛合金高应力标样(-659±35)MPa的测量不确定度进行评定。结果表明,X射线衍射法测得残余应力的增量与理论计算应力增量有较好的一致性,随着应力水平的增加,应力增量的相对误差保持在11%以内。以测量重复性、应力常数K、应力因子M为不确定度分量对测量不确定度进行了评定,所得扩展不确定度为±32 MPa。     

高速端面铣削加工引入残余压应力场的试验研究

为研究高速铣削加工表面残余应力分布,在统计试验设计指导下,使用X射线衍射/电解抛光方法对试样表层、次表层残余应力分布进行测量,得出残余应力分布曲线经验预报公式,探讨切削参数对残余压应力场特征指标的影响规律。研究结果表明,合理的高速切削工艺将在加工表面内引入类似喷丸强化效果的残余压应力场;(3,1)有理式模型与三阶多项式模型是描述高速铣削引入残余应力分布曲线的有效拟合公式;高速切削工艺参数对加工表面残余应力场的产生有直接影响,每齿进给量是决定残余压应力分布的关键因素,每齿进给量的变化将引起残余应力场形成机理的改变。     

激光冲击残余应力场的有限元分析

建立模拟激光冲击残余应力场的非线性弹塑性有限元模型,预测AISI 304奥氏体不锈钢厚、薄靶材经激光冲击后表面以及内部的残余应力场分布.模拟过程中,考虑材料高应变率(106s-1)下的力学性能和激光诱导冲击波的精确加载,分析激光功率密度、激光光斑尺寸、激光脉宽、激光冲击次数、激光单面与双面冲击等激光冲击参数以及初始残余应力等因素对不锈钢靶材残余应力分布的影响.数值模拟结果与X射线衍射法测量值吻合较好.在有初始残余拉应力(250MPa)存在的情况下,激光冲击仍能使304奥氏体不锈钢靶材形成残余压应力层,说明激光冲击工艺可提高奥氏体不锈钢焊接构件的抗应力腐蚀开裂能力.     

样品位置对碳材料XRD测试结果的影响

为研究样品测试表面位置对碳材料XRD衍射峰特征和微结构的影响,采用θ-θ模式运行的X射线衍射仪对块状中间相沥青基碳材料进行了表征,并分析了测试样品表面高低对XRD衍射峰峰形和碳材料微结构参数的影响.结果表明:测试样品表面位置对碳材料的衍射峰峰形和碳材料微结构参数产生很大影响,主要表现为衍射峰强度显著降低、峰位置有较大偏移、峰半高宽有较大变化,造成了根据这些参数计算的碳材料微结构参数有较大变化.这些影响与X射线衍射仪的工作原理有关,因此在利用XRD测试样品时需要严格控制样品表面在标准测试位置上.     

柔性热敏薄膜传感器阵列工艺研究

分析了热敏薄膜传感器测量流场温度和壁面剪应力的原理,选择聚酰亚胺为衬底材料,金属镍为热敏材料,提出了一种电镀引线的柔性热敏薄膜传感器阵列结构及其制作工艺.经热敏性能测试,该柔性热敏薄膜传感器阵列结构简单,可贴附于高曲率复杂表面,实现非破坏动态流场参数测量.     

X射线应力分析仪在单晶叶片取向测定中的应用

针对单晶叶片特点，应用Ｘ射线背射劳埃法在Ｘ射线应力分析仪上完成了对单晶叶片取向的测量，并提出了适合生产所需的、简便的衍射花样分析法和取向标定法。     

材料表面残余应力测试技术研究

在生产、处理或加工材料的过程中,由于材料的局部区域的不均匀塑性变形,产生了残余应力。残余应力对疲劳强度、抗蚀性、尺寸稳定性、相变、硬度等均有影响;提高表面塑变抗力,降低表层的有效拉应力,可以抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,提高疲劳强度。本文主要以结构钢、不锈钢类材料为研究对象,应用x射线衍射原理测定表面残余应力,讨论x射线法测残余应力的要点,分析能够影响测定结果的技术因素、材料因素及被测件的几何因素,并找出应力分析仪最佳的测试参数。     

铝锂合金激光焊T型接头残余应力分布特征

分别采用激光焊、激光填丝焊、MIG焊等焊接方法对5A90铝锂合金T型接头进行焊接,然后采用X射线衍射法对其进行残余应力测量,获得了T型接头垂直于焊缝方向不同位置处的残余应力分布,并分析了不同焊接方法对其残余应力分布规律的影响。